物质中的量子真空
量子场论有一个引人入胜的结论:真空并非空无一物,而是充满了量子涨落的电磁场(即虚光子),对应着它们的零点能——尽管光子平均数量为零。这些短命的真空涨落是宇宙中诸多神奇物理现象背后的推手,包括自发辐射、兰姆位移和卡西米尔力。最新理论与实验表明,置于光子腔内的材料属性可能因与真空电磁涨落场的相互作用而发生改变,即便完全不存在任何外场。通过精心设计腔体内物质周围的量子真空环境,可对电子态和振动态产生显著且反直觉的修饰,从而制备出“真空 dressing”材料。这些激动人心的新发现不仅引发了关于真空-物质相互作用基础物理的讨论,更拓展了利用零点涨落调控材料特性的应用前景。本文首先探讨真空修饰凝聚态系统的最新实验与理论进展(通常需要实现所谓的超强光-物质耦合机制),随后概述针对不同能量尺度材料增强真空电磁场的几种最具前景的腔体设计方案,最后指出这个新兴领域亟待解决的关键科学问题与技术挑战。
