Physique Question #328
Benoît Mailhot (Genre: mâle, Àge: 16 années) de l'Internet sur 1 février 1998 demande:
Léger et la matière sont-elles la même chose ? Pouvez-vous obtenir la matière de la lumière ?
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La réponse
La lumière se compose des particules appelées les photons, du point de vue de la physique de quantum. D'autres types de matière sont faits de différentes particules constitutives : électrons et noyaux (composés de protons et de neutrons, alternativement composé de quarks). Ce sont certainement différents objets que des photons.
En particulier les photons ont la masse nulle tandis que ces autres particules sont massives. (Il y a d'autres particules qui semblent être sans masse. Des Neutrinos ont été pensés pour être sans masse, mais maintenant ils semblent avoir la masse. Ceci a été seulement montré pour 1 ou 2 des 3 types de neutrinos mais il semble probablement qu'ils sont tous massifs. Y a-t-il de autres particules sans masse sans compter que des photons ? Peut-être seulement gravitons il est très difficile observer que.)
Tandis que la lumière et la matière sont clairement différentes entre eux, elles agissent l'un sur l'autre les uns avec les autres dans diverses manières compliquées. Par exemple, la lumière peut être émise par des atomes. Ceci signifie fondamentalement qu'un atome peut émettre un photon. L'étude des interactions entre la lumière et la matière est un champ important de recherche scientifique avec des applications technologiques importantes.
La vallée Tucker de lecteur demande : Est-ce qu'à votre avis, serait-il possible que un photon diffuse des informations sur l'atome de son origine ?
Affleck : Oui, un photon diffuse certainement une certaine quantité d'informations sur l'atome qui l'a émise. Des photons des fréquences particulières (ou également des énergies ou des longueurs d'onde) sont émis par les types particuliers d'atomes. Ceci est employé intensivement dans l'astronomie. Le matériel composant une source éloignée des photons (tels qu'un tenir le premier rôle) peut être identifié par les fréquences des photons. On peut également parfois déduire la vitesse de l'atome par le décalage de fréquence du photon. (Le déplacement vers le rouge cosmologique est un exemple de ceci.) en outre, une fréquence indiquée de photon correspond à une transition entre initial particulier et les états finals de l'atome ainsi le quantum déclare que l'atome était dedans juste avant qu'et juste après émettre le photon puisse également être déduit de la fréquence. Les spécifications de ces états impliquent généralement d'indiquer la rotation de l'atome entre autres.
[Rédacteur : Que diriez-vous du concept du « enchevêtrement »--la notion que le bidon des particules de façon ou d'autre « savent » pour renverser leur rotation, quand leur jumeler ainsi quoique ce pourrait être des années-lumière éloignées. Est une informations porter sur l'autre ?]
Affleck : Oui, l'enchevêtrement s'applique certainement aux photons en fait qui est le contexte dans lequel il peut-être le plus souvent est discuté. La proposition célèbre d'Einstein, de Podolsky et de Rosen pour observer un paradoxe apparent de théorie de quantum a été basée sur l'émission d'une paire de photons, allant dans des directions opposées avec une onduler-fonction « empêtrée ».
Quand vous mesurez la rotation d'un photon vous découvrez instantanément la rotation de l'autre (probablement) photon très éloigné « en s'effondrant l'onduler-fonction ». Dire qu'un photon est « des informations portantes » sur autre peut ne pas être tout à fait la bonne manière de la regarder cependant. Je préférerais dire qu'ils sont corrélés. Chaque photon fait énoncer le proability égal d'être dans la rotation haute ou la rotation vers le bas et est réellement dans tous les deux immédiatement dans un certain sens. Cependant, la corrélation implique que si une mesure est faite qui détermine l'état de rotation d'un photon puis (vis-à-vis de) l'état de rotation de l'autre est immédiatement déterminé.
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