據國外媒體報道，光的一種奇異現象可能正在顛覆量子力學的基礎。光子是構成光的粒子，它們構成了一個基于光的莫比烏斯環，其中表現出的動量特征是此前科學家認為不可能出現的。這項發現可能會動搖量子力學的一些基本假設，后者是描述亞原子粒子世界的經典理論。
愛爾蘭科學家近期對光的一種奇異性質的研究可能正在顛覆量子力學的基礎。但到目前為止，關于其深層意義方面仍然不甚明了。
這項研究的合作者之一，愛爾蘭都柏林圣三一學院的物理學家保羅·埃薩姆(Paul Eastham)指出：“這是光的一種基本性質，我們證明了其和人們此前設想的不太一樣。”
“空心”的光
這項研究的最早淵源還要追溯到200多年前，當時的愛爾蘭物理學家和天文學家威廉·漢密爾頓(William Hamilton)和他的合作者漢弗萊·勞埃德(Humphrey Lloyd)預言，具備某種特定內部原子結構的晶體將能夠產生中空的“光管路”，前提條件是入射光線照射到晶體表面的角度合適。
為了向這一200多年前的偉大發現致敬，埃薩姆與合作者決定深入探查這一現象背后的理論基礎。首先他想到的是，這樣一種中空形態的光線對于光子的角動量究竟意味著什么。隨著在數學運算方面的深入進行，他突然意識到一些奇怪的事情：在這一中空光線中的光子將具備的角動量約為1.5倍的普朗克常數，后者是描述能量與波長之間關系的基本物理學常數。
但這樣的情況是令人難以相信的，因為量子理學原理限定了光子的角動量必須是普朗克常數的整數倍，比如2倍，-3倍等等，而不能出現0.5倍這樣的情況。
自旋為半的光子
為了檢驗他們計算結果是否的確在現實中存在，他們決定對這一理論進行實驗驗證。他們將一束激光以精確的特定角度射向一塊晶體，隨后使用一種被稱作干涉儀的光學部件對這束激光進行分束，并按照其自旋特征進行分離。
非常明確的實驗結果就是，在測量時，這些光子的角動量值分別顯示約為1.5倍普朗克常數和-1.5倍普朗克常數。研究組已經將相關研究結果發表在4月29日出版的在線版《科學進展》雜志上。
這項研究的另外一位合作者，同樣來自愛爾蘭都柏林圣三一學院的物理學家凱勒·巴蘭汀(Kyle Ballantine)表示，這項發現非常有趣，因為其暗示光子的行為可能與我們此前對其作出的預測不符合。他說：“所有粒子都可以被分為兩大類，第一類叫玻色子，其中就包括光子，這類粒子的特點是它們都有整數角動量(自旋量子數是整數)，另一類粒子叫做費米子，比如電子，這類粒子的自旋量子數就不是整數。這樣的區別非常重要，因為這會導致非常不同的量子行為。而我們此次研究的結果顯示，我們能夠創造出一束光子流，其行為類似費米子，這兩者是完全不同的。”
不過，這項研究也并不會就此削弱普朗克常數的重要性，或是顛覆整個亞原子物理學大廈的根基。埃薩姆表示：“我們并未打破量子力學。”
當然，不管如何，這項研究得到的結果仍然非常新穎，它深層的意義目前仍然不甚明確。但其中一項至少是明確的：這項發現將對量子計算和密碼學研究產生影響，這兩個領域的研究都是基于亞原子粒子的相關性質，而關于這一方面，我們可能需要修正一些原先的觀點。
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