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科学家有望证明人眼是否能感知单个光子

放大字体  缩小字体 发布日期:2015-10-08  浏览次数:0
 导读: 美国伊利诺伊大学香槟分校物理学家Rebecca Holmes指出,这项研究通过向坐在一间暗室中的受试者眼中发射光子,将能够最终证明人眼是否能感知单个光子。

  OFweek激光网讯:美国伊利诺伊大学香槟分校物理学家Rebecca Holmes指出,这项研究通过向坐在一间暗室中的受试者眼中发射光子,将能够最终证明人眼是否能感知单个光子。

  她同时希望测试人眼是否能够记录量子效应,例如一个光子同时出现在两个地方。

  研究人员从上世纪40年代便试图确定人类感知所需的最小光子数量。

  视网膜中的视杆细胞已知对光线极其敏感。对采自青蛙的单个视杆细胞进行的实验已经证明,这种细胞能够对单个光子作出响应。但由于视网膜在处理信息过程中会减少假警报产生的噪音,因此单个细胞的响应未必能够转化为信号传送给大脑,也就谈不上对闪光产生知觉了。并且研究人员指出,进入眼中的超过90%——甚至多达97%——的光子甚至从未到达一个视杆细胞。它们被吸收或反射到眼睛的其他部分,例如角膜,因此不会被探测到。

Holmes表示,之前的相关实验将人类视觉极限定格于两个到七个光子之间。但这些结论都是试探性的,因为研究人员并不知道每次闪光包含有多少个光子:他们只能估计一个范围。

  然而Holmes采用了量子光学实验室使用的一项技术,能够精确计数一束激光到底包含有多少个光子。这一方法之前从未用于测试人类的视觉极限。

  Holmes及其同事让受试者坐在一间暗室中并凝视一个十字线靶心,之后让包含不同光子数的闪光进入受试者的眼中。研究人员向受试者询问看到这些闪光是来自左侧还是右侧,抑或他们根本什么也没有看到。

  “我自己已经做过很多次了。”Holmes说,“如果你坐在一片黑暗中,那么出来1个小时以后你会说,‘我不能肯定自己到底看到了什么。’”

  为了测试人眼是否能够觉察到3个光子,研究人员将含有30个光子的闪光送入人眼,并期待至多有10%的光子能够穿过视网膜。Holmes说,结果显示,受试者对闪光位置的正确判断经常高于碰巧的猜测,因此成为一个在统计学上具有说服力的案例,表明他们至少能够看到具有三个光子的闪光。

  瑞士日内瓦大学量子光学研究人员Nicolas Gisin认为,这一研究成果是迄今为止最棒的证据,表明人眼能够探测到三个光子。Holmes强调,她的团队还没有采集到足够的证据,证明人眼能够识别单个光子。

  光子是传递电磁相互作用的基本粒子,是一种规范玻色子。光子是电磁辐射的载体,而在量子场论中光子被认为是电磁相互作用的媒介子。与大多数基本粒子(如电子和夸克)相比,光子没有静止质量。(来源: OFweek 激光网

 
 
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