宇宙&物理2chまとめ【物理】質量をもたない光子を相互作用させ、結合させて「分子」を形成することに成功

主に2chの宇宙と物理に関する話題をまったりまとめています。

【物理】質量をもたない光子を相互作用させ、結合させて「分子」を形成することに成功

[ 2013/10/06 20:01 ] [ 物理 ] [ コメント(23) ]
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1: ケンシロウとユリア百式φ ★ 2013/10/01(火) 05:39:07.24 ID:???

ハーヴァード大学とMITのチームが、質量をもたない光子を相互作用させ、
結合させて「分子」を形成することに成功した。量子コンピューティングへの応用が期待されるほか、
将来的には光を使って3次元構造が作れるようになるかもしれない。

ハーヴァード大学とマサチューセッツ工科大学(MIT)の物理学チームが、
光子を結合させて「分子」を形成することに成功した。
これまでは純粋に理論上のものだった、物質の状態だ。

「われわれが知る光の特性のほとんどは、光子が質量をもたず、相互作用しないことに由来する」と、ハーヴァード大学で物理学を研究するミハイル・ルーキン教授は述べる。
「今回われわれは特殊な媒体を作りだし、その中で光子同士が強く相互作用し、それによって質量をもつかのように振る舞い、結合して分子を形成させられるようにした。
このような光子の束縛状態(bound state)は、以前から理論上では議論されていたが、
これまで実際に観測されたことはなかった」


研究チームは、真空室に、金属元素であるルビジウム原子を満たし、絶対零度近くまで冷却した(原子を、ほぼ静止状態にした)。そしてこの原子の雲に、ごく弱いレーザーを使って光子を照射した。原子の雲に入ると、光子はエネルギーを失い、劇的に減速した。

ふたつの光子を一度に照射すると、雲を通り抜けて出てくるときに、結合してひとつの分子を形成していた。
これは光子が、雲の中で通り過ぎる原子と、エネルギーを交換することによって生じる。

「量子情報を運ぶ上で、光子は現在、考えられる限り最良の手段であるため、今回の成果は、より大きな枠組みでわれわれの研究に役立つものだ。
これまでは、光子は相互作用をしないということが障壁になっていた」


光子の相互作用を可能にする今回のプロセスは、量子コンピューティングの開発や、
従来のコンピューターの消費電力問題への応用等が期待される。
将来的には、光から、結晶のような3次元構造をつくりだすことも可能になるかもしれない。

ソース:WIERD(2013.9.30 MON)
http://wired.jp/2013/09/30/photonic-molecules/
関連リンク:natureに掲載された記事
「Entanglement between light and an optical atomic excitation」(英語)
http://www.nature.com/nature/journal/v498/n7455/abs/nature12227.html
元スレ:http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1380573547/








16: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 07:27:30.60 ID:KfHWD/JA

すげぇな、これはSFだわ


8: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 06:27:58.09 ID:BZJdqBeg

光触媒とかあるんだがそれとは違うのか?
何がすごいのかよくわからん


9: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 06:37:10.51 ID:ttSabL5Y

良く分からんのだが、ここで言う「分子」って
水素分子や酸素分子などの原子を核とした物質じゃ無くて
あくまで光子が結合した状態、って事?


11: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 06:43:37.32 ID:cPtHruEL

>>9
そうらしい
素粒子二つがくっついている状態を「分子」って表現してるだけ


10: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 06:39:38.83 ID:qfKXZXiT

いくら科学が発展しても、光子力バリアだけはないと思ってたのに・・・


14: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 07:14:56.29 ID:p2f/PFs0

みつ… 光子?


18: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 07:44:06.52 ID:DSI38M6a

ライトセーバーがうpを始めますた


21: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 07:57:54.22 ID:zlnmQNgT

波の性質としてはどうなるんだろ? 観測すると単体のままなのかなあ? 訳分からん


22: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 07:59:58.21 ID:ttSabL5Y

光子が結合、ねえ…
誰かニュートン並みの中学生でも分かる解説してくりゃんせ


23: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 08:05:44.99 ID:TCgfT+Gy

光子結合に近づいたか、
マジンガー完成まであと少しだな。


26: ココ電球 _/ o-ν ◆w48Rf4Prjghg 2013/10/01(火) 09:13:04.86 ID:NZ6vIb80

これはやばい
自己相互作用によって 基準となる光の波長が変化し、プランクサイズ以下の微小領域は
こちらから見て小さければ小さいほど広大な時空がつまっていることになる。
アインシュタインーローゼン橋みたいな構造が スケールの世界にあることになってしまう。 


27: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 09:28:28.41 ID:hw4KR2rd

すごい、すごい、これから光の分子を高分子化して、光の繊維を作って、光の服やドレスが出来るのね~。
そしてその服は重さを持たない。 ステキ ステキ


29: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 09:38:24.34 ID:Iy4Oum8m

>>1
相互作用が発生した瞬間に質量が発生するのかどうかが気になる。


35: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 10:36:08.06 ID:N8N7SyNU

よく分からんけど、すげー!


42: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 12:56:42.35 ID:XJp+ZXab

相対論の光速一定の原理に反するだろ

>光子はエネルギーを失い、劇的に減速した。


63: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 18:04:45.70 ID:/Kr3NWDP

>>42
いや、重力同様空間が曲がっただけだろ
いったい何が原因でそんなことが可能になりうるというのだ?


43: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 13:02:15.88 ID:Nj6QYd2s

「真空中の」光速度は一定
媒質中では普通に遅くなる


45: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 13:09:41.54 ID:Yk3xNSpi

素人なので、突っ込み歓迎

・常温状態では原子や電子が荒ぶっていて、仲立ちできない。⇒普通は光子は相互作用せず対にならない

・極低温状態では原子や電子が大人しいから、スピン量か何かで光子間の相互作用を仲立ちしちゃう⇒今回、光子が分子状に対になったよ!
(光子)⇔(電子)⇔(光子)

・これを応用すると、光子同士で直接情報を移したり、操作ができたりする可能性があるから、色々捗るかもね。やったね!

って理解でいいの?


49: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 14:08:31.42 ID:Z3jCF0aD

質量を持った残像か何か?


51: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 14:45:16.10 ID:E5gyUNwX

どういうことなの
無から有?(´・ω・`)


52: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 14:48:15.48 ID:CFbQgSNr

光子って、あくまでも理論上のゲージ粒子ではないの?
よく分からん・・・

光子 - Wikipedia
素粒子の一つで、光を含む全ての電磁波の量子状態かつ電磁力のフォースキャリア(force carrier)である。
光子の不変質量がゼロであり、長距離で基本相互作用することが可能であるため、この力は微視的にも巨視的にも容易に観測することができる。その他全ての素粒子と同様に、現在のところ光子は量子力学で最も良く説明され、粒子と波動の二重性を示す。例えば、一つの光子はレンズで屈折し、また自身と干渉するが、位置が明確に測定できる等、粒子としての振舞いも見せる。




53: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 14:49:29.46 ID:xtGSeOwG

質量を持つように振舞うってことは
理論上は物理盾のような透明バリアや物理的に切れるビームサーベルみたいのが作れるってことか?


55: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 15:27:23.80 ID:OHFspkWR

X線かγ線から分子生成?意味が分からんwww


62: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 17:25:54.86 ID:1JqOS8oW

この記事さぁ、ビームサーベルだけが話題になってるけど、科学的にはどうなの?

ルビジウムをリドベルグ原子にして光を閉じ込めたり、非線形素子で光量子を絡み合いにさせたりするのは、
もはや古典的だと思うレベルで普及してると思うんだけど、光を止めて分子にするというのはありうるの?

何か話題先行な気がするんだよね。


64: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 18:08:42.57 ID:/Kr3NWDP

エネルギーを原子と交換って・・・
原子核のエネルギー準位と?


66: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 19:18:29.83 ID:mPaJaPIh

>質量がある様に振舞う
結局質量は無いって事なのか?
無から有を作るとかだったら凄いのに。


101: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 10:04:11.52 ID:NVzdMSIS

>>66
ヒッグスの許可がないと質量は持てない決まりになってる


69: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 20:11:46.38 ID:nzlmI89p

>entanglement between light fields and atoms in quantum superpositions
> of the ground and highly excited (Rydberg) electronic states 


abstract によれば、成功したのは↑のエンタングルを作ること。
どうしてこれを光子の分子と呼んでいいのかわからん


73: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 21:23:20.83 ID:pQtzH2YV

あのね、何を言ってるのか何がしたいのかさっぱりわかんね。
もっと具体的にだったらそれはこうして使えるんです。とかあるだろ


80: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 23:19:57.59 ID:iFeWL3J0

質量の起源はヒッグス粒子でわかったとしても
重力の起源はまだ分かってないよね?
ないよね?


81: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 23:23:46.92 ID:Nj6QYd2s

重力子(グラビティ)の存在が予想されている
実際に観測されてはいない

重力子 - Wikipedia
素粒子物理学における四つの力のうちの重力相互作用を伝達する役目を担わせるために導入される仮説上の素粒子。2012年までのところ未発見である。 アルベルト・アインシュタインの一般相対性理論より導かれる重力波を媒介する粒子として提唱されたものである。スピン2、質量0、電荷0、寿命無限大のボース粒子であると予想され、力を媒介するゲージ粒子である。




82: 名無しのひみつ 2013/10/01(火) 23:28:00.94 ID:jNNfMyWB

光と原子がもつれあった状態を保つのに、絶対零度を保つ必要があるのかな。
それでどうやってコンピュータをつくるんだろう。


85: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 01:04:54.47 ID:BOXaQIIX

>>1
>光子を結合させて「分子」を形成することに成功した。

嘘つくなボケw
これが本当ならノーベル賞もんだぞ


87: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 03:53:37.04 ID:OzMvXbUo

質問があるんだけど、

元素って、例えば鉛と銀では、原子と中性子がそれぞれ違うの?

すべての元素で原子と中性子が共通で、その数が違うだけなら、

錬金術のように鉛から金を作ることも不可能じゃないような気がするんだけど。

誰か教えて下さいな。


88: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 03:55:53.00 ID:4DzPsPn5

>>87
可能だよ。コストパフォーマンス激悪だと思うけど


89: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 04:12:07.48 ID:XENjRt+h

>>87
可能だけど、それをひっぺがしたりくっつけたりするのが死ぬほど辛い


94: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 06:12:40.52 ID:OzMvXbUo

>>87だけど、みなさん教えてくれてありがとう。

前に読んだ本で、大量の金が何万年も経つと、鉛に変わってしまうというのがありました。


97: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 07:01:36.79 ID:6hjfTCeB

俺の仮説。
光は単光子で干渉縞を作る。光分子では作らない。


102: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 11:29:27.12 ID:pDAeYqV3

>>97
面白い。確かにあり得そう。


105: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 14:03:23.46 ID:jt7hrvLs

ついに光の盾が完成すんのか
たまらんな


109: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 17:51:44.08 ID:J9gMGJNu

質量が光になるのを知っているのに、光が質量になる現実を
受け入れない池沼が多すぎる。


110: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 17:59:33.25 ID:sQOgAZEa

>>109
対生成してんの?


119: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 23:08:23.39 ID:BOXaQIIX

>>109
>質量が光になる

は?何言ってんだ?
質量は「エネルギー」になるんだよ(質量エネルギーの法則)
そのエネルギーの一種として電磁波があり
その電磁波を伝えるのがゲージ粒子としての光だ
質量が光になるわけではない


112: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 18:36:07.94 ID:pEWeqQuP

>>1
>関連リンク:natureに掲載された記事
>「Entanglement between light and an optical atomic excitation」(英語)
>http://www.nature.com/nature/journal/v498/n7455/abs/nature12227.html


そりゃ、関連リンクっていうより関連論文へのリンクで、論文の本体はこっちだっての

http://www.nature.com/nature/journal/vaop/ncurrent/full/nature12512.html

moleculeとはないが、"evidence for a predicted two-photon bound state"と、書いてある

非線形性が極めて強い媒質に光を通すと、前に入った光子より後から入った光子が速く進むので、互いに引き合ってるように見えるってことのようだな

ただ、論文の説明だと、2つの光子の位置は抜きつ抜かれつの単振動になって、それが光子の束縛状態と言えるかもしれんが、2つの光子が同時に出力され易くなることはないはずなんだがなー、、、


114: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 20:35:33.06 ID:A1nHpPgN

>>112
なるほど。
ところで、そういう状態ってどうやって観測するのかが気になるわ


113: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 18:44:42.95 ID:oARTlyRz

分子という言葉が、通常の用法と違うんだろうね。
この部分をきちんとした訳をしてもらうともうチョット分かりやすくなるように思う。


118: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 23:04:47.96 ID:RndWkrUk

質量もたないのになんで重力に影響されるんだろ


120: 名無しのひみつ 2013/10/02(水) 23:08:31.59 ID:+X/dLe5x

>>118
重力は実のところ力ではなく時空の歪みだから


131: 名無しのひみつ 2013/10/03(木) 23:20:38.67 ID:dkIb/mK5

なにこの中二ホイホイスレ
こういうネタたまんねー


140: 名無しのひみつ 2013/10/04(金) 13:48:46.71 ID:jTaLO689

光から水素分子とかを作っちまったかと思ったじゃねーか
焦ったよ


160: 名無しのひみつ 2013/10/06(日) 04:15:38.25 ID:Iyq47TAi

これ何の役に立つの?


161: 名無しのひみつ 2013/10/06(日) 04:24:39.87 ID:H/ndjnXY

>>160
ていう人がよくいるけど、一万失敗して一つ成功したら御の字みたいな世界だから
パソコンも携帯電話も車も飛行機も全部そういう失敗の上から出てきてるから
役に立たないからで捨ててたら未だに中世時代



関連記事:
【物理】光を1分間停止させることに成功 長距離量子ネットワーク開発の希望に

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