巨觀量子效應

定義

巨觀量子效應Macroscopic Quantum Effect)是在超低溫等某些特殊條件下,由大量粒子組成的巨觀系統呈現出的整體量子現象。根據量子理論的波粒二象性學說,微觀實物粒子會象光波水波一樣,具有干涉、衍射等波動特徵,形成物質波(或稱德布羅意波)。

物質波(或稱德布羅意波)-內部結構模型圖物質波(或稱德布羅意波)-內部結構模型圖

簡介

但日常所見的巨觀物體,雖然是由服從這種量子力學規律的微觀粒子組成,但由於其空間尺度遠遠大於這些微觀粒子的德布羅意波長,微觀粒子量子特性由於統計平均的結果而被掩蓋了。因此,在通常的條件下,巨觀物體整體上並不出現量子效應。然而,在低溫降低或粒子密度變大等特殊條件下,巨觀物體的個體組分會相干地結合起來,通過長程關聯或重組進入能量較低的量子態,形成一個有機的整體,使得整個系統表現出奇特的量子性質。例如,原子氣體的玻色-愛因斯坦凝聚、超流性、超導電性和約瑟夫遜效應等都是巨觀量子效應。

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