科學家將一團原子雲送入絕對零度以下
絕對零度——也就是開爾文零度，或華氏零下459.67度——按照教科書的定義，是萬物所能達到的絕對最低溫度，是原子失去所有動能並完全停止運動的溫度閾值（或者說熵值達到最低值）。沒有什麼比完全靜止更靜止的了，因此絕對零度就是能量最低的狀態。對嗎？但研究人員發現事實並非如此。德國慕尼黑大學的一個物理學家團...
物理學
我們怎麼知道自己不是生活在一個大型電腦模擬環境？
我們不想危言聳聽，但我們的宇宙很可能只是一個巨大的電腦模擬，我們都生活在《駭客任務》中，而這一切都不是真的。儘管波昂大學的一組研究人員並未打算全面發動人機戰爭，但他們正試圖透過一項測量來探究這個「兔子洞」究竟有多深，這項測量或許能夠告訴我們是否真的身處電腦模擬之中。這種概念基於量子色動力學，它描述了...
諾貝爾物理學獎得主如何囚禁亞原子粒子
無論是透過粒子隱形傳態實現安全通信，或是超高速運算能力，量子力學——這個探索微觀世界的奇妙學科——都處於現代物理學的最前線。但如果沒有今年諾貝爾物理學獎得主們取得的突破性進展，這些未來技術都將無法實現，甚至連測試都無法進行。塞爾日·阿羅什和戴維·溫蘭德都發展出了控制和測量脆弱、轉瞬即逝的量子態的方法...
大型強子對撞機之後：粒子物理學的下一個真正意義上的大型實驗
大型強子對撞機僅花了三年時間就發現了希格斯玻色子，但建造它卻耗時近二十年。高能物理的運作速度堪比光速，但背後的實際操作卻如同官僚機構的審批、資金申請和專案建置一樣緩慢。因此，為了推動高能粒子物理領域的發展，全球物理學界不斷地構想和重新構想下一個重大突破——其規模之大，甚至足以令人類迄今為止建造的最大...
《環形使者》與時間旅行的真正科學
本週末，由編劇兼導演萊恩·約翰遜（代表作： 《追兇》 、 《布魯姆兄弟》）執導的驚悚穿越片《環形使者》將在全美各大影院上映。故事概要：21世紀末，勢力強大的犯罪組織無法在不被抓獲的情況下除掉敵人，於是他們非法將受害者送回2044年，交給被稱為「環形使者」的殺手進行處理。簡而言之，《環形使者》中的穿越...
太陽對地球放射性物質的奇怪且無法解釋的影響可能預示著太陽耀斑的到來
一項新研究表明，太陽一種神秘的「惡作劇」——它會不恰當地干擾地球上的粒子——或許可以作為太陽耀斑的早期預警系統。如果預警時間夠長，衛星、通訊基礎設施甚至軌道上的太空人都能躲避太陽最劇烈的放射性爆發。這一切要追溯到2006年，當時普渡大學、史丹佛大學和其他一些機構的物理學家注意到了一些起初無法用物理學...
物理學家提議建造時空晶體
最簡單、最常見的物理物件之一就是普通的晶體，它是由原子以有序的、重複的三維模式排列而成的集合體。鹽、雪花和手錶中的石英都是晶體。今年早些時候，諾貝爾獎得主、麻省理工學院物理學家弗蘭克·維爾切克提出，第四維度也可以被「結晶」：時空晶體是存在的。現在，一個物理學家團隊提出了一種建構時空晶體的方法。這聽起...
在室溫下，鑽石量子位元可以保持資料近兩秒鐘。
要製造量子計算機，科學家首先必須製造出可控制且可測量的量子位元（由於一些量子力學特有的原因，這相當具有挑戰性）。但哈佛大學的一群物理學家克服了一些關鍵障礙，成功地將實驗室培育鑽石中的雜質轉化為量子比特，使其能夠在室溫下保持資訊近兩秒鐘——這在量子相干時間尺度上已是永恆。目前大多數正在研發的量子計算系...
美國Tevatron對撞機發現希格斯玻色子的誘人跡象
如果把特瓦特隆探測器比喻為一台掃過海灘的金屬探測器，那麼在它生命的最後階段，發現的嗶嗶聲應該會接連不斷。我們得知，它離找到珍貴的希格斯玻色子已經非常接近了……然而，去年九月，它卻停止了運作。只有另一台更強大的探測器，由其他人擁有，才能最終將其捕獲。這就是費米實驗室的科學家今天面臨的情況。他們公佈了來...
美國國家標準與技術研究院的量子模擬器模擬了數百個量子位元的相互作用
這個問題有點像是「先有雞還是先有蛋」的悖論：電腦科學家和物理學家致力於研發實用量子電腦的眾多原因之一，就是為了模擬量子系統本身。即使是最大的傳統超級計算機，也無法模擬僅包含數十個粒子的系統的一些量子特性，而對新材料和下一代科學的探索，要求我們找到實現這一目標的方法。因此，美國國家標準與技術研究院 (...
學生發明了一種用非牛頓流體製成的路面坑洞修補劑
不久的將來，當你在路上看到坑洞時，不必再繞著它轉圈，也不必再因為車輪陷進去而咒罵。相反，你可以故意開車碾過去，讓輪胎的氣壓把市政部門臨時塞進去的小塑膠袋壓實。這種用非牛頓流體填充的坑洼，或許就能讓你的車輪在嚴冬過後免受損壞，既能節省市政開支，又能避免給出行者帶來麻煩。非牛頓流體是指在某些條件下會流動...
工作原理：創建量子計算機
矽半導體技術已經帶領我們在計算領域取得了令人矚目的成就。但即便它們繼續以前所未有的速度和效能發展（而實現這一點正變得越來越困難），傳統運算的能力也是有限的。計算領域的下一個真正變革是量子計算——利用材料的量子力學特性來處理信息，其速度之快，將使當今最強大、最精密的超級計算機相形見絀，如同袖珍計算器一...
首次利用中微子傳送訊息
在真正無線通訊領域邁出的重要一步，科學家們已經掌握了利用中微子發送訊息的方法，他們成功地將一個單字穿過780英尺（約230公尺）厚的基岩，並在另一端成功解碼。這只是第一步，但這項發現預示著，未來或許有一天，潛艇艇員甚至普通民眾都能透過發送不帶電荷的「幽靈」粒子來穿越任何障礙物進行通訊。而這個訊息是什...
《大眾科學》問答：凱特芬德利談拼布藝術與大型強子對撞機的交會
我們最初是透過《對稱》雜誌了解到凱特·芬德利的作品的，該雜誌刊登與粒子物理相關的文章。凱特並非粒子物理學家；事實上，她甚至不是科學家。她在英國一所私立小學擔任美術老師，同時也製作這些令人驚嘆的拼布作品。 《對稱》雜誌（以及我們，我們認為也是你們）對她的作品感興趣，是因為她創作的某個系列拼布作品的靈感...
基於雲端的量子運算將允許對加密位元進行安全運算
當量子電腦最終發展到更大規模時，它們很可能仍將是極其珍貴的資源，就像我們現有的經典超級電腦一樣，被鎖在研究機構中。因此，任何想要進行量子運算的人都可能需要在雲端進行，遠端存取位於其他地方的量子伺服器。一種新的雙盲加密方法可以確保這些計算的秘密性。它利用了量子力學的不確定性和特殊性，從而發揮了雙重優勢...