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薛定谔行星

已有 4284 次阅读 2016-4-22 16:00 |系统分类:科普集锦| 量子测量, 电子自旋, 薛定谔行星

      最近的工作是提出了薛定谔行星,具体说就是薛定谔猫态的行星版本。薛定谔行星有什么特征呢?它带电,可以带正电也可以带负电,然后绕着恒星旋转。恒星上住着人,可以对恒星上的银原子的价电子的自旋进行测量。带电的薛定谔行星会在恒星处产生磁场,恒星上的基态银原子在行星产生的磁场中有附加的能量,这样薛定谔行星的转动和银原子的自旋就有了量子关联了。


                 

                        薛定谔行星


      恒星上的人A沿z方向测量银原子自旋,若测得自旋朝上,则在 $\omega _0$ 角速度的随动参考系上另一个观测者B会看到行星逆时针旋转;若测得自旋朝下,则随动参考系上的另一个观测者B看到行星顺时针旋转。转动的角速度为 $\xi$ ,式中 $\xi$ 表示行星运动和银原子自旋间量子关联的强度。

      有意思的事情来了,如果恒星上的人A沿x方向或y方向测量银原子自旋,无论测量自旋朝上还是朝下,在随动参考系上的另一个观测者B看到行星同时顺时针和逆时针旋转。这就是薛定谔行星最古怪的地方,很类似于处于半死不活的薛定谔的猫。

      如果另一个人不B在随动参考系,而在恒星参考系上观测,开始时设行星沿逆时针方向以 $\omega _0$ 旋转,则恒星上的一个人A沿z方向测量银原子的自旋,若自旋朝上,B观测到行星还是逆时针旋转,但角速度变为 $\omega _0 + \xi$ ;若测得自旋朝下,B观测到行星还是逆时针旋转,但旋转角速度变为 $\omega _0 - \xi$ 。

     如果恒星上一个人A在x方向或y方向测量银原子自旋,则无论自旋朝上还是自旋朝下,恒星参考系上的B观测到薛定谔行星都处于一个叠加态,即沿逆时针方向角速度分别为 $\omega _0 + \xi$ 和 $\omega _0 - \xi$ 两种转动的叠加。

     你说,当恒星上观测者A沿x方向或y方向测量银原子自旋时,住在薛定谔行星上的居民是什么感受呢?很期待科幻小说家发挥丰富的想象力,描述一下薛定谔行星上居民的生活状态吧。薛定谔行星也为科幻小说提供一个生动的素材。


Reference

Y.Y. Huang, J. Korea. Phys. Soc., Vol 68, No. 8, 944 (2016)



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