量子反射

量子反射（Quantum reflection），是描述從引力勢反射過來物質波的一種物理現象。在經典物理學中，這種現象是不可能出現的。比如說，當一個磁鐵拉著另一個磁鐵吸引靠近，並不會其中一個磁鐵突然間反轉並且對方推走。

基本介紹

• 中文名：量子反射
• 外文名：Quantum reflection
• 描述：物質波的一種物理現象
• 學科：量子力學
• 領域：物理學
• 相關術語：量子耗散

定義

量子反射在21世紀成為了物理學的一個重要分支。有一個致力於量子反射的工作組，他們建議量子反射的定義如下：

量子反射是反常態的現象，即微粒子運動方向“反向”於作用在其上的力。這個作用顯示了微粒子的波的本質，也同時顯示了絕對零度下原子碰撞效果和固體表面原子間的相互影響。

觀察量子反射已經成為了一種可能，這源於當今的原子囚禁技術和冷卻技術。

慢速原子反射

儘管量子物理學的原理適用於所有微粒子，但通常量子反射都是指原子從凝態物質（液體或者固體）表面反射而來。介入原子的全部勢能在靠近物質表面很小的距離（以原子級別論）以後會轉化成排斥的能量。

套用

（1）採用轉移矩陣方法（ATMM）得到精確的透射和反射係數，並且把它套用到高於勢壘高度的量子反射問題中。通過計算階躍指數衰減勢壘和平方勢壘，發現用ATMM得到的結果要比用WKB近似法得到的結果精確。當粒子入射能量高於勢壘高度時，ATMM仍然能夠精確得到結論；而WKB對此無能為力。計算結果顯示反射率是一個漸變過程，說明其中發生了量子反射，而ATMM恰恰可以用來解決這類問題。

（2）兩個獨立的科學家小組已經建造了世界上最薄的鏡子：二硒化鉬（MoSe2）片，每一片都是單原子的。鏡子是在哈佛大學，並在蘇黎世研究所量子電子同時開發，研究人員說，這些工程專長推動了這個物理世界中可能的極限。儘管接近物體法則下物體可能具有的最小厚度並保持反射，但微小的鏡子反射了大量的光線。第一篇論文說，安裝在矽基底上的哈佛鏡子反射了85%的光線。瑞士研究表示，安裝在二氧化矽（一種氧化矽）上的蘇黎世反射鏡反映了百分之四十一。這兩個鏡子反射的光線都在780納米範圍內，深紅色。MoSe2作為一面鏡子，因為電子在圍繞原子核時具有非常特定的方式。正如之前在2017年9月發表的一篇論文中所描述的，這種物質往往會在其電子場中形成空隙 - 即電子可以繞軌道運動的區域，而不存在電子。將光子或光粒子粉碎成一個原子，電子就有機會從低能軌道躍遷到高能軌道。一旦發生這種情況，在電子領域形成一個稱為“電子空穴”的空隙。當用某些波長的光照射時，圍繞MoSe2的電子尤其可能以這種方式表現。電子是帶負電的量子物體。原子核中的質子帶正電荷。所以，這是棘手的問題，那些電子空穴會從核子中的質子上帶走一些正電荷。這使得這些洞的行為有點像粒子，儘管它們確實沒有粒子。在附近，負電荷的電子吸引那些假顆粒，並且在某些情況下，與它們配對形成稱為激子的奇怪的量子力學對象。那些激子發出自己的光線，干擾入射的光線，並將其發回，就像浴室里的鏡子一樣。這些超薄鏡子具有很多現實世界的潛力。光電工程師 - 從事微型光學晶片，光纖網路和其他依靠嚴格控制小光子束的設備的工作人員，即使是普通的只有一個原子寬的反射鏡，也能從中受益。