物理学家测量量子隧穿时间取得进展

　　如果你把球扔向墙壁，它会反弹到你身上——这就是经典物理学的工作原理。但是当然，量子物理的世界更可怕，所以如果你对一个粒子做同样的实验，它有可能突然出现在另一边。这要归功于一种叫做量子隧穿的现象，现在一组物理学家已经测量了这个过程需要多长时间。
　　这个词可能会让人联想到粒子逐渐穿过屏障的画面，但它并不是字面上的＂隧穿＂——它实际上是数学随机机会的产物。举个例子，你要画出一个粒子在你把它扔到墙上后会去哪里的概率。极有可能它会远离墙壁——但在量子世界中，你永远不可能百分之百确定某件事。
　　虽然听起来像科幻小说，但量子隧穿是一种有充分证据证明的现象，发生在电子显微镜和晶体管等日常用品中。像电子这样的基本粒子也会有规律地从原子中＂隧道＂出来，这也是放射性衰变背后的一个关键驱动因素。
　　但是围绕这一现象的一个持续的谜团是，一个粒子穿过一个势垒需要多长时间，或者是否需要任何时间。一些科学家认为它是瞬间发生的，但这意味着它的速度比光速还快，而且可能违反因果关系的原则。
　　为了测量隧穿时间，格里菲斯大学和澳大利亚国立大学的研究人员用一种每秒发射1000个光脉冲的强激光轰击氢原子。他们的想法是，这为电子从原子中逃逸创造了合适的条件，从而使研究小组能够精确地测量隧穿需要多长时间。
　　结果呢?量子隧穿似乎是瞬间发生的，快得令人难以置信。据研究人员称，这需要不到1.8阿秒，即十亿分之一秒的十亿分之一。
　　＂有一个明确定义的点，我们可以从那里开始相互作用，有一个点，我们知道电子应该从哪里出来，如果它是瞬时的，＂该研究的联合首席作者罗伯特桑(Robert Sang)说。＂因此，任何与那个时期不同的东西，我们都知道要经过那么长的时间才能穿过这个屏障。这就是我们如何测量它需要多长时间。结果表明，在实验不确定度范围内的理论与瞬态隧穿是一致的。
　　有趣的是，这与之前的研究形成了对比，之前的研究测量的隧道时间要长得多。2017年，马克斯普朗克的研究人员发现，量子隧穿需要180阿秒，但这项新研究的团队表示，像这样的早期实验过于复杂，容易出错。例如，在马克斯普朗克的研究中，研究小组使用了氪原子和氩原子，它们比只有一个电子的氢复杂得多。
　　该研究的联合首席作者伊戈尔•利特维纽克(Igor Litvinyuk)表示:＂其他地方此前的测试使用了更复杂的原子，其中包含几个或多个电子。＂为了解释不同电子之间的相互作用，他们使用了不同的近似模型。他们从这些模型中提取了时间。我们的模型没有使用近似，因为我们不用担心电子和电子之间的相互作用。此外，在其中一个实验中，他们测量了两种原子之间的相对时延，而不是单个原子的时延。＂
　　研究人员表示，他们已经解决了这个长期存在的物理学之谜，但根据量子物理学的真正精神，也许我们永远无法100%确定。