非接触角测量设备和方法与流程

york,ny:pergamon press inc.):
19.请参照图2a、图2b。如图2a中所示，当入射光202(具有波长λ)遇到第一材料(例如，sio2)204时，因第一材料204的界面性质不连续(例如，空气与sio2共价键207等)，入射光202的一部分被反射，以形成反射光206，其中，反射光206的波前208遵循惠更斯原理(huygens principle)，并且反射光206具有相同波长λ。另外，如图2a中所示，由于电偶极子极化(例如，sio2共价键207等)和第一材料204的物质的em振荡效应，入射光202的另一部分被折射，以形成折射光210，其中，折射光210由于电偶极子弛豫效应而具有较慢的速度并且遵循斯涅尔定律(snell'slaw)(其中，sio2折射率为1.4)，因为sio2的折射率大于1，所以通常具有小于入射波长λ的波长λ1。
20.类似地，如图2b中所示，当入射光202遇到第二材料(例如，sio2+pbo)212时，因为与较强的em偶极子振荡辐射或干涉，第二材料212展现出较高的折射率(n在1.5～2.0之间)并且具有pbo离子键中心较大的散射截面(因为pbo离子键209产生较强的em偶极子相互作用)，所以图2b中示出的折射光214具有更加短的波长λ2，其中，波长λ2通常小于波长λ1和λ，并且图2a中示出的折射角θ1大于图2b中示出的折射角θ2。
21.b.关于空间和时间相干性(参考文献：m.born；e.wolf(1999).principles of optics(7th ed.).cambridge university press；rolf g.winter(2008)“coherence”,access science,mcgraw-hill):
22.电磁波(emw)，普通蜡烛、电灯泡、太阳或黑体发射典型地都是空间和时间不相干源，但是来自更远距离外太空的光(例如，星光)是相干光，其中，空间相干性对应于emw源的大小并且时间相干性对应于emw源的随机波长或频率。参照图3，虽然从电灯泡304发射的光302是空间和时间不相干，但光302通过针孔308(即，空间滤波器)可以变成空间相干光306，并且空间相干光306通过频率滤波器312(即，波长滤波器)可以变成空间和时间相干光310。因为每个微小源都是相干的并且可形成其本身的干涉图案，所以可由减小不相干源的发射大小或面积，或者将不相干源放置在非常远的位置使不相干源像点源等方式来提高不相干源的空间相干性。
23.参照图4、图5。图4例示迈克尔逊干涉仪(michelson interferometer)，图5例示利用电灯泡进行杨氏双缝实验(yang’s double slits experiment)。如图4中所示，来自点源404(具有空间相干性)的光402可被分束器410分成两个光束406、408，并且来自不相等路径(d1≠d2，从而造成时间不相干效应)的光束406、408不干涉并且通常不能在检测器412上形成干涉图案，其中，分束器410和反射镜414之间的距离d1与分束器410和反射镜416之间的距离d2不同。另外，具有相等路径但是来自其“源或波前”上的“不同空间点”(即，p1≠p2)的光波通常不干涉。如图5中所示，来自电灯泡504的不相干光502(没有空间相干性)通过两个针孔508、510不能在检测器506上形成干涉图案，其中，针孔508和检测器506之间的距离等于针孔510和检测器506之间的距离。
24.c.关于光偏振：
25.电磁波(emw)602的电场和磁场二者振荡在空间正交方向上(图6中所示)，其中，emw 602的电场和磁场二者与其行进方向垂直(即，光是横波)。另外，另一方面，emw 602的电场和磁场在通过线偏振器604时可以在单个方向(线偏振)上振荡，或者在通过圆偏振器(图7中所示)时可在光学频率下旋转(圆或椭圆偏振)。
26.d.经典模型-空间和时间相干性：
27.鉴于现有技术的emw理论，如图3中所示，来自本地距离的普通蜡烛、电灯泡、太阳或黑体光发射通常都是空间和时间不相干源，其中，空间不相干与emw源的大小对应并且时间不相干与emw源的波长或频率色散(frequency dispersion)对应。但是，相比之下，来自更加远距离的外太空的星光或光子(例如，星光)是相干光。
28.光波在它刚刚从源发射的时是“球形”微小波，并且它在远离源的位置处展现出“平面”波特性。为了观察细小的干涉图案，源自“相干”源的“两个”光波或光子粒子的路径差异应该保持小于其“相干长度或相干时间”。如表1中所示的是与各种光源相关联的光的相干性质的总结。
29.表1
[0030][0031]
光“源”的每个微小点是相干的，可形成其本身的干涉图案。对于不相干源，它们可以強度交叠，而不具有干涉且没有表现出恒定的波相位关系。仅可通过减小源开口的大小来提高空间相干性。或者，这可通过减小其视角等来增大源和衍射物体之间的距离来实现。
[0032]
e.线性和圆偏振：
[0033]
根据现有技术，emw 602的电场和磁场二者是振荡的且是横波并在空间正交方向(图6中所示)上，其中，emw 602的电场和磁场二者与emw 602的行进方向垂直，并且emw 602不偏振。另外，在通过线偏振器604之后，emw 602的电场和磁场的振荡可以在单个方向上(线偏振)。或者，(如图7所示)在通过四分之一波片或光学旋转器之后，线偏振光的光学偏振方向可发生旋转，从而形成圆或椭圆偏振光。
[0034]
f.经典光学非线性需要数学拟合模型：
[0035]
1)克尔效应(kerr effect)：
[0036]
john kerr在1875年发现，外部电(e)场造成玻璃中的双重折射(双折射)。大多数材料表现出该克尔效应，但是某些材料展现出比其他材料更强的克尔效应。
[0037]
2)oke(光学克尔效应)或ac克尔效应：
[0038]
一些物体上的光照射可在介质中引起非线偏振(例如，自聚焦效应)。
[0039]
3)qeo(二次电光)或dc克尔效应
[0040]
现有技术揭示了以下的特殊情况：缓慢改变外部e场(即，在e场影响下，诸如ktn晶体的材料两端的电压)，材料变成双折射，将表现出与和所施加e场方向垂直偏振光的相对平行偏振的光(光子)的不同折射率。克尔介质揭示了平行于所施加e场偏振光会具较高的折射率，并且变成垂直于e场偏振的光会具正常的折射率。由于在两个正交(垂直和水平)方向上的不同光色散(也就是说，光速度色散)，如果输入光相对于e场方向45
°
偏振，则会使输出光变成椭圆偏振。
[0041]
g.利用经典qm波统计模型的单缝和双缝实验
[0042]
杨氏双缝实验揭示了，光和物质(例如，电子、中子等)可展示出波和粒子二象性的微妙特性。双缝实验展示了qm特有的概率论性质。双缝实验属于那些qm一般“双路径”实验的类别，其中，在波穿过双缝的同时，该波被分割成两个单独的波，随后这两个单独的波可以再被组合成单个波。(参考文献：rae,alastair i.m.(2004).quantum physics:illusion or reality？uk:cambridge university press.)。
[0043]
波前分割：如图8中的(a)中所示，当分隔件802阻挡缝1时，激光源804生成的激光穿过缝2，以在屏幕和检测器806上形成单缝干涉图案(如图8中的(b)中所示)。另外，当分隔件802不阻挡缝1时，缝1、2使激光源804生成的激光的光波前在空间上分割成两个单独的光波前，这两个单独的光波前随后组合，以在屏幕和检测器806上形成双缝干涉图案(如图8中的(c)中所示)。另外，在图8中的(a)中示出单缝干涉图案和双缝干涉图案的特性，其中，在图8中的(a)中示出，光强度i1是x的空间函数，光强度i2是x的另一空间函数，i0是位于x＝0处的单缝干涉图案的光强度，并且x＝检测器到缝1、2的中心线(其中x＝0)的距离。
[0044]
经典波理论表明，对于不相干光源，它将在x＝0处形成具有2i0强度的双缝干涉图案。但是，相干光(例如，激光)源将在x＝0处形成具有4i0的双缝干涉图案。
[0045]
振幅/相位分割：michelson、mach
–
zehnder和其他干涉仪可通过半反射镜分束器将光振幅分成两个单独且相干的波前副本(即，振幅和相位)。
[0046]
h.薛定谔的猫(cat)：
[0047]
在被称为薛定谔的猫的另一种现有技术中(薛定谔的猫是以参考文献中引用的薛定谔的著名的qm思想实验而命名)：最后，通过本发明的dss实验反驳了薛定谔的猫dss实验首先构想出猫可在打开密封薛定谔的猫的盒子之前拥有“限定但未知状(defined-but-unknown state)状态”(参考文献：gribbin,john(2011).in search of schrodinger's cat:quantum physics and reality.random house publishing group.)。
[0048]
i.哥本哈根解释和正统qm理论：
[0049]
在哥本哈根解释和正统qm理论的另一种现有技术中提出：尽管正统量子理论否认了潜在量子宇宙定域实在性的存在，但是鉴于“观察者创建宇宙”并且根据这种解释，人们可透过假定qm“数学模型”的波函数的“意识导致坍塌而”发现世界的实在性(参考文献：howard,don(2004).“who invented the copenhagen interpretation？a study in mythology”.philosophy of science.)。
quantum-mechanical description of physical reality be considered complete？”physical review,48(8),696):
[0064]
以einstein、podolsky和rosen(epr)在1935年的一篇著名的论文开始，他们声称qm(量子力学)是不完备的，因为它预测到奇特特性的量子状态(但与任何“合理”完备物理理论相违背的)。特别地，einstein相信借助隐变量的相互作用，量子力学是定域的确定性理论上的近似。epr支持定域的确定性理论并且它被称为“定域隐变量”理论。然而，epr相信此贝尔态(bell states)的纠缠在特定粒子集合(诸如，一个氢(h2)分子中的两个电子)的相干时间/长度内的核子(nuclei)的定域和实在空间-时间内，此理论是可能成立的。
[0065]
2)自1964年起，贝尔定理(bell’s theorem)开始进行更深的争论
[0066]
量子力学许可定域隐变量不能描述的存在状态。qm中允许之独特混合性质的量子状态被称为纠缠状态。如果允许对实验上偶发数据的调节，则其可表现出对单重态(singlet state)的一个粒子的测量将影响另一个粒子的状态，即使它们宏观上是空间分隔的状态。因而定域隐变量和实在性理论可以于实验上被否定并且自然是奇异的。许多现有技术公开了，我们期望可以利用该奇异性来保证今后qm通信应用中可能实现完全安全的通信。
[0067]
o.4力模型引力、em、qed和qcd理论的qm形式体系(参考文献：1)“standard model of particles and interactions”.jhu.edu.johns hopkins university.archived from the original on march 4,2016.retrieved august 18,2016；2)meinard kuhlmann,“physicists debate whether the world is made of particles or fields—or something else entirely”,scientific american,24jul 2013):
[0068]
宇宙中的基本力可由空间-时间上无法还原成更基本力的几个相互作用来定义的。
[0069]
在经典qm理论中已知存在四个基本相互作用(引力、电磁、强核和弱核)，四个基本相互作用中的每个已被理解为“场”细微的动态性质。
[0070]
现有技术公开了：1)引力被建模为连续经典场。2)电磁和引力在宏观尺度上产生了明显的力，在我们的日常生活中可直接看到这些效果。两个原子核相互作用产生以微观水平、亚原子距离产生强力。3)强核相互作用是原子核键合力的来源。4)弱核相互作用也作用于原子核并对放射性beta衰变过程进行调停。另外，现有技术公开了在图14中示出与4个基本相互作用对应的基本粒子。
[0071]
p.什么是电子和正电子？过去数百年开发的各种理论：
[0072]
过去数百年，现有技术理论：
[0073]
电子是亚原子粒子(符号e-)，具有基本量化单元负电荷。电子属于轻子粒子族的第一代，并且通常被认为是基本粒子，因为它们在内部没有已知的成分或子结构。电子的量子力学性质包括以约化普朗克常数为单元和单位质量me表示的半整数值的本征点状角动量(自旋)。电子展示出其质量(me)和物质波(mw)性质的二象性之性质相关联的点状粒子。通过电子效应(例如，粒子状力学或弹道对象或弹道力学)检测到，如果在自由空间或导体中加速，则可产生em波或光(光子)。
[0074]
与物质相关联的那些“电子”粒子通过接收或吸收光能量(或质量等效能量)公开了其光电行为(例如，太阳能电池或光伏激发效应)。电子通过与物质相互作用(例如，反射、
透射、干涉、折射、衍射或磁自旋极化(例如，自旋向上(spin up)或自旋向下(spin down)等))展示其自然之性质。电子还表现出在磁场或物质(例如，原子)的影响下的量化自旋角动量(半整数自旋，例如，ms＝+1/2时的自旋向上或ms＝+1/2时的自旋向下)。另外，量子场理论(qft)通过与电子、正电子和所有其他费米子的点状粒子(即，无尺寸)相关联的“概率”波函数的“波粒二象性”断言“在统计学上和数学上”协调并整合两个观点。电子(e-)和正电子(e+)有可能是宇宙中的最简单的基本粒子。它们看上去是点状的，没有明显的内部结构，并且看起来是真实的基本粒子。
[0075]
q.关于epr悖论，量子纠缠相对于定域实在论：
[0076]
现有技术辩论并且指明，在过去一个世纪里，两个不同的阵营是有争议的，一个阵营是由a.einstein(epr)理论引领，而另一个阵营是由b.qm理论(诸如，niels bohr等)引领。
[0077]
epr故事开始于1935年或更早：他们声称量子力学是不完备的，因为它预测到具有与任何“合理”完备物理理论相违背的奇特特性的状态。尤其einstein认为借助隐变量的相互作用，量子力学是对定域确定性理论上的近似。epr支持定域的确定性理论并且它被称为“定域隐变量”理论。
[0078]
贝尔定理自1964年起开始引起更深的争论，通过主张qm许可一个不能通过定域隐变量描述的状态。qm中许可的状态的独特性质被称为与封闭数学方程表示相关联的纠缠(单重)态。
[0079]
如果在忽略了纠缠测试数据背后的漏洞的情况下，看似地定域隐变量理论和实在论可以实验上被否定并且自然是奇异的。我们可以看到伽利略日心说的拥护者，长久以来反对地心说的存在。如以下表2和表3中所示的几个关键的精义，本发明揭露了qm量子纠缠理论相对于einstein(epr)定域实在论理论更进一步的比较。
[0080]
表2
[0081]
[0082][0083]
表3
[0084]
[0085]
[0086][0087]
r.关于现有技术专利申请
[0088]
在这些现有技术的发明之中，存在几种现有技术的发明是最相关的并且不同，并可与本发明所发现的发明相区分。在下文中自我说明了，在本发明之前的这些相关现有技术的专利、工具和方法发明的缺陷。
[0089]
1)远程角测量：
[0090]
用于角测量工具和方法的现有技术都具有一些缺陷，例如，需要长基线或目标物体进行对准，需要用接触模式来确定角度及其方向，需要复杂的光学对准步骤，无法测量装配在驻留于小空间或物体中的目标物，精确度没有足够好并且测量周期时间长等。
[0091]
在现有技术(cn 103913132a)中，公开了基于激光的角测量工具和方法。现有技术公开了激光角测量仪器，该激光角测量仪器由相连的仪器主体、第一支脚、第二支脚、第一激光器装置和第二激光器装置组成。激光角测量仪器的结构简单，并且便于使用，并且实现了各种角度的非接触式测量。另一方面，两个激光角测量工具需要针对宏观度量中的两个不同物体的两个不同方向进行手动对准，以确定感兴趣点之间的角度。然而，这种类型的方法和工具不能容易地对接合在一起的两个微观平面表面之间的内角执行单激光单程测量(one laser one-pass measurement)和/或自动计算。
[0092]
在另一种现有技术(motamedi等人(us7796782))中，公开了通过仅利用一个激光束来确定来自用户位置的感兴趣的两个任意点之间的范围和角度来测量所述两个点之间的距离的方法。请参照motamedi的图1a、图1b和第4列第33-54行。motamedi的第4列第33-54行公开了“当激光束10撞击扫描镜26时，来自扫描镜26的反射形成指向目标平面27的固定圆形光束...如果利用将悬臂梁24置于位置2的dc偏压施加ac电压(参见图1b)，则图1a和图1b可被视为扫描束16和18的移动。在这种情况下，在扫描束16和18之间形成的角度在本文中被称为“扫描角”2α。注意的是，扫描角2α被测量为悬臂梁24的位置3和位置4之间的角度α的两倍”，所以根据motamedi的第4列第33-54行，motamedi需要向悬臂梁24施加ac电压，以控制悬臂梁24的移动，其中，激光光束10的反射光也随着悬臂梁24的移动而移动。因此，可
quanta)和反电荷量子(yin(-)anti-charge quanta)，这些量子是已知基本粒子之中最基本的，所述基本粒子包括已知的费米子(例如，夸克、轻子、反夸克和反轻子)以及玻色子(例如，光子和规范玻色子)。
[0101]
2)通过宇宙真空中隐藏的阴阳(yin-yang)或是正反电荷量子的电磁场极化和波纹效应来形成传导em波。em波借助与真空极化相关联的潜在(即，尚未完全出现的)阴(yin)(-)或阳(yang)(+)电荷量子的相互作用被形成并传播。
[0102]
3)宇宙中存在“无质量的”mw波前，其与每个玻色子(例如，光子)和费米子(例如，电子)基本粒子(参见太阳系以及可能整个宇宙)相关联的，且在宏观或微观方面皆遵守相对性理论和狄拉克方程(dirac equation)。
[0103]
作为新光模型的表示，本发明发现并且证明了光(即，光子)的以下性质：
[0104]
光由一对电荷量子、物质波(mw)和质量等效能量em(即，它等效于相对论me；能量等效质量或运动质量)之能量包组成，该能量包与在宇宙中具稳定生存时间且有限大小的光子行波解式(solution)相关联。
[0105]
在太阳中，光子之能量包借助其无质量的mw波前(即，空间-时间的物质波张量)以光速生成，来看到太阳系以及可能整个宇宙。
[0106]
能量(em)卷曲的“旋转双缕线”表示了空间-时间上与一对受约束的反电荷量子和电荷量子纠缠的真空“+/-能量(即，质量)的相位极化”，其意指光子的精细结构。在相同的模型或表示下，每个玻色子組成包括“能量和反能量缕线(energy and anti-energy thread)”的两个旋转对偶(双)缕线，这些缕线以卷曲形式缠绕在一起，以在空间-时间上形成玻色子，如同一对旋转双星一样。
[0107]
光能em(或质量me)以速度“c”传播。光能em(或质量me)揭示了其粒子状“光子”具有弹道-质量行为(ballistic-mass behavior)(例如，阴影、冲击(impact)或压力行为、光电效应等)。另外，与光子的能量核相关联的光的mw通过遵循量子波动力学来传达单个光子的波行为(例如，偏振、干涉、折射、衍射、“虚光子或虚粒子强相互作用”)。
[0108]
与光子的质量等效能量em(或能量等效质量me)相关联的一组“mw”方程通过精巧连接的(articulate)“mw和能量(即，mwe)”包(或mwe粒子)理论来协调统合光二象性的两个观点。
[0109]
本发明发现了用于玻色子和费米子二者的基本理论和新模型表示。另外，本发明mw和能量(mwe)包假设理论的贡献并且证实新光模型的方法和设备。通过mwe包理论和相关试验，已证实了自然界中的光“波粒”二象性的性质。对应如下以几个关键方面来描述

技术实现要素：
。
[0110]
a.基本科学技术：
[0111]
本发明建立了人类历史上第一个记录来单独地测量与光(即，光子)相关联的mw、mwe包行为。通过遵循泡利不相容原理(pauli exclusion principle)让分束器(bs)充当共轭非厄米mw*发生器(conjugate non-hermitian mw*generator)，本发明发现了mach
–
zehnder干涉仪和非线性克尔盒(kerr cell)非线性偏转器关于展示新光模型并且证实einstein的定域实在论的有效性。
[0112]
本发明创建了光量子(即，光子)的光学相干性的新量子理论，它发现了开创性的实验方法，这些方法使人类能够测量并操纵个别量子粒子(例如，单个光子)测量系统。本发
明公开了用于不同物体的小于纳米尺度几何参数或甚至亚原子结构的基本粒子的远程精确角测量方法和工具。
[0113]
本发明通过使用空间点阵结构开发了借助与玻色子(例如，激光/光子)或费米子(例如，电子)等相关联的mw性质来冷却和捕获原子或离子或基本粒子的新方法和设备。
[0114]
本发明已发现玻色子和/或费米子的mw的第一个超高分辨率光学器件和成像系统，并可用于观察生物科学领域中的原子级结构或活细胞的非侵入式高功率3d成像显微镜的设计的基本工件(fundamental work piece)。
[0115]
本发明彻底改造并且巩固了量子信息和量子纠缠通信技术的基本工作。另外，它通过利用mw波函数和新扩散材料，来创建没有斑点噪声最精细的图像分辨率来服务应用于新型非侵入式全息3d成像方法和工具的开发。另外，它预测了中子扩散技术控制中子寿命的新方法，将可普渡众生适用于未来可移动的或甚至便携式的小规模核电站的方法和设备。
[0116]
本发明发现了单个光子(mwe包)与其本身的共轭mw*干涉。这在物理上可以通过或者由分束器的振幅分割方法或者由双缝的波前分割方法产生的mwe波函数及其复制mw或者共轭mw*波函数之间的干涉图案来证实。在更广的范围内，到目前为止所有电子、中子和多个不同的原子和分子干涉仪或分束器应当共享针对bs和光(即，光子)相同的新模型。作为人类历史的首创，本发明反驳了薛定谔的猫、惠勒延迟决策(wheeler’s delayed decision)和qm的量子擦除理论，它明确揭示了bs可在光子的路径信息被很好地定义时，瞬间立刻针对入射光量子(mwe)感应地生成共轭mw*。
[0117]
b.示例性实施方式和自然界的未来发展
[0118]
经典qm的核心谬论总是出现在任何多路径信息实验中，这是由于其坚持主张光子的路径将同时通过干涉仪的不同路径来限定qm思路。重要的是强调，本发明证明了einstein的定域实在论的原理，同时通过分别排除(或偏转)其它路径的光子(mwe)信息，仍可看到各別光子的干涉图案。
[0119]
在这个背景下，所有玻色子和/或费米子的新二象性的最基本证据用来为我们证实和支持本发明的那些实施方式的重要性将十分清楚。另外，在bs遇到基本粒子(例如，本质上玻色子和/或费米子)时，本发明发现了对称性破缺的起源，至少预测了mw之存在并且教导了分束器和mw*的非厄米性质(non-hermitian property)。
[0120]
本发明洞察了(penetrate)中子co60的beta衰变中的宇称违背(parity violation)(即，基本对称定律的违背)的假定并证明其无效。通过联合泡利不相容原理、非厄米mw*波函数和几个基本守恒定律(例如，能量、动量和角动量守恒)发现了基本粒子交互作用宇称守恒定律的统一理论。
[0121]
对于更大范围的未来科学技术和自然研究项目，本发明具有决定性的贡献，包括1)在强相互作用和引力相互作用之间建立并且推理新的统一理论，2)对宇宙中的最基础的基本量子(例如，阴(yin)(-)/阳(yang)(+)电荷量子、与点状正能量和负能量状态相关联的旋转双缕线能量包)的理论和实验研究。本发明可为量子电动力学(qed)中的基本工作服务，同时，对基本粒子和宇宙的理论物理，尤其对非厄米mw波函数性质的统计学解释以及对控制多个玻色子或费米子之间的相互作用/力的定律(包括精简大统一理论(gut)和一套新的广义守恒定律(gcl))具有深耕耙疏的影响。
[0122]
本发明指明了理论上发现并有助于我们理解玻色子/费米子亚原子粒子的质量、轨道和自旋角动量起源的机制，并且预测了这还可通过高能物理实验设备(诸如，通过使用同步加速器对撞机、大型强子对撞机(lhc)等的atlas和cms实验)来进一步确认。另外，本发明创建并革新物理学中关于宇宙的非常大规模星系空间的广义相对论新篇章。熟知的是，宇宙星系和恒星的旋转曲线(或轨道速度)明显不遵循其大部分质量在中心的恒星(诸如太阳系一样、行星和月球的其他轨道系统)中发现的规则。星系空间的恒星绕着其星系中心在朝向星系边缘的大尺度距离上以相等或增加的线性速度旋转。相比之下，太阳系中的行星和在行星轨道上运行的月球的轨道速率随着距离增加而下降，本发明指明了基于星系发射的光进行的星系质量估计太低而不能很好地解释速率观察。而这反映了此大尺度恒星系内非比寻常的质量分布。
[0123]
在宇宙学中，通过观察发光材料相关联的中心主导质量之假定，星系旋转曲线悖论是1)观察到的星系旋转曲线和2)理论预测之间的矛盾。当从恒星的螺旋分布和恒星圆面中的质光比例来计算星系的质量分布时，与从观察到的旋转曲线和引力定律推导出的计算质量不匹配。对这个悖论的过去的技术解决方案是，假设存在暗物质并且假定其分布是从星系中心向外直至其光晕，远离星系空间大尺度的边缘。
[0124]
到目前为止，杰出的替代方式是利用本发明的新精简gut(大统一理论)，本发明的新理论的最显著要点是，不需要追求新牛顿动力学之假说，由于新牛顿动力学涉及修改引力定律。据此，本发明提供了最简单、精简和成功的理论模型，如下诸项来阐明大尺度旋转曲线悖论：
[0125]
1)大量具能量粒子已经在星系空间的背景下保持发射数百万年以上(例如，费米子、玻色子、光子、气态、黑洞、灰洞等所发射泡沫或光晕)。那些大量发射具能量粒子等(包括光)的相对论性和标量势/矢量势(scalar/vector potential)所对应等价之质量(或能量)将必须遵守经典相对论之牛顿引力动力学。
[0126]
2)这些大量具能量(质量)粒子(暗的或亮的)所拥有的标量势/矢量势所对应相对论能量或质量(包括与所有形式的星系系统的背景温度、各种标量场或矢量场势；例如，精简gut的e、b、g、w场势，相关联的所有潜能)的总和在星系空间被保存并且遵守相对论之能量和质量守恒规则。它们的总能量或等效质量将也仍然遵守星系空间中的经典牛顿引力动力学。
[0127]
c.此外，本发明可解决未来tcad(技术计算机辅助设计)/tcam(技术计算机辅助制造)可扩展性的主要挑战：
[0128]
tcad/tcam可扩展性的主要挑战：需要使用建模和仿真将纳米级的多重测量/方法与大面积性质联系起来。例如，sram单元的仿真表明每个晶体管经历不同的应力场，问题是如何测量一个晶体管剂量。未来tcad/tcam需要能够针对sram单元i-v特性或行为改变中的最终应力进行最精确的建模、仿真和度量衡(参考文献：investigation of e-beam patterned nanostructures using mueller matrix based scatterometry,g.r.muthinti,b.peterson and a.c.diebold,metrology,inspection,and process control for microlithography xxvi,spie advanced lithography,san jose,feb 13-16,2012.)。
[0129]
本发明的实施方式提供了一种非接触角测量设备。该非接触角测量设备包括物质
space-time lattice)的设备。该设备包括mwe粒子源和mw滤波器。mwe粒子源用于发射粒子。mw滤波器用于接收粒子并且生成多个粒子束的相干mw,其中，多个粒子束的相干mw用于在密闭空间中形成虚拟空间-时间点阵，并且mwe粒子源连同mw滤波器通过缩短或延长多个粒子束的相干mw的波长的多个循环来缩小虚拟空间-时间点阵的大小以及冷却由虚拟空间-时间点阵捕获的样本。
[0136]
本发明的另一个实施方式提供了一种精密原子钟。该原子钟包括mwe粒子源、mw滤波器、原子枪、磁性mw陷阱(mmt)单元、能量注入单元和探测单元。mwe粒子源用于发射粒子。mw滤波器用于接收粒子并且生成多个粒子束的相干mw，其中，多个粒子束的相干mw用于在密闭空间中形成虚拟空间-时间点阵。原子枪用于发射样本。mmt单元用于利用磁场来捕获虚拟空间-时间点阵中的样本，并且利用多个粒子束的相干mw来冷却样本，其中，样本与费米子粒子或分子对应。能量注入单元用于将能量注入样本中，以将样本激活成激发态。探测单元用于激活样本的发射，其中，样本的发射频率与样本的特征发射频率对应，并且利用发射频率来生成标准时间信号。
[0137]
本发明利用玻色子(例如，光子)和/或费米子(例如，电子、中子)的物质波以应用于非接触角测量设备、临界任务检查设备、非侵入式诊断/治疗设备、用于从复合离子束过滤物质波的方法、非侵入式测量设备、用于生成虚拟空间-时间点阵的设备和原子钟。因为玻色子和费米子的物质波不包括能量，所以本发明不仅可解决许多与现有技术的描述中所示的远程角测量、临界尺寸(cd)和缺陷检查以及原子钟对应的不足，而且本质上还可满足以上提到未来的发展机会。
[0138]
本领域的普通技术人员在阅读了在各个图中例示的优选实施方式的以下详细描述后本发明的这些和其他目的无疑将变成显而易见可以实施的。
附图说明
[0139]
图1a至图1c是例示当光遇到物体时光被吸收、透射、反射、折射、散射或衍射的示图。
[0140]
图2a是例示当光遇到与较小折射率相关联的材料时光的反射和折射的示图。
[0141]
图2b是例示当光遇到与较大折射率相关联的材料时光的反射和折射的示图。
[0142]
图3是例示从电灯泡发射的不相干光通过空间和波长滤波器变成空间和时间相干光的示图。
[0143]
图4是例示迈克尔逊干涉仪的示图。
[0144]
图5是例示利用不相干光源进行杨氏双缝实验的示图。
[0145]
图6是例示非偏振光emw的电场和磁场二者正在振荡(但是在空间正交方向上)的示图。
[0146]
图7是例示圆偏振光的电场和磁场的圆形振荡的示图。
[0147]
图8是例示当分隔件挡住缝1，激光穿过缝2以在屏幕上形成单缝干涉图案时的波前分割的示图。
[0148]
图9是例示当入射光撞击分束器时以50％的概率生成反射光并且以50％的概率生成透射光的示图。
[0149]
图10是例示针对spdc-1理论和相位匹配效应的经典qm模型的示图。
uniform laser illumination solution)的示图。
[0178]
图29是例示不相干光子、部分相干光子和相干光子的新模型表示的示图。
[0179]
图30是例示“敞开空间”执行“如同空间滤波器的巨大针孔”的功能以使太阳光最终相干的示图。
[0180]
图31是例示恒星光子mwe包数百万年前在外太空中诞生并且携带其母星的结构孔径dna的示图。
[0181]
图32是例示圆偏振、椭圆或线偏振光子的示图。
[0182]
图33是例示圆二色性(cd)材料与线偏振(lp)光子干涉或者通过旋光色散的效应生成光的圆偏振分量的示图。
[0183]
图34是例示当光波沿着z轴行进时(a)x线偏振、(b)y线偏振和(c)右旋圆偏振光子的新模型的示图。
[0184]
图35是例示分别(a)左旋圆偏振(lcp)光子和(b)右旋圆偏振(rcp)光子的光子自旋的旋转双线表示的示图。
[0185]
图36、图37a、图37b、图38a和图38b是例示原子mwf和光电偶极子极化效应的示图。
[0186]
图39是例示通过dep(介电泳)效应的类似物理学揭示的dc克尔(qeo)效应的示图。
[0187]
图40是例示在存在非均匀e场时表现出dep效应的所有典型粒子或分子的示图。
[0188]
图41是例示当施加外部电场时ktn的qeo效应利用晶体材料的晶体mwf和标量势/矢量势分布变化造成非对称电偶极子极化的示图。
[0189]
图42中的(a)是例示在外部电场下具有对称电偶极子极化精细结构的线性对称色散物体的示图。
[0190]
图42中的(b)是例示电荷和反电荷量子的旋转对偶的新光模型表示的示图。
[0191]
图43是例示在外部电场下具有对称电偶极子极化精细结构的非线性对称色散物体的示图。
[0192]
图44是例示针对不同光学物质的三个表示的示图：(a)在没有外部场的情况下大部分物体具有对称的电偶极子极化、(b)在外部e场》0时，一个物体具有对称积分极化(symmetrical integral polarization)和(c)在外部e场》0时，另一个物体具有非对称积分极化。
[0193]
图45中的(a)是例示侧壁可以反射光的mw波前分割并且当光穿过狭缝时形成双缝实验的上半部干涉图案的示图，并且图45中的(b)是例示传统单缝干涉图案的示图。
[0194]
图46中的(a)、(c)是例示侧壁可以反射光的mw波前分割，故当光分别穿过上/下缝时在屏幕上形成双缝干涉图案的上部和下部的示图，并且图46中的(b)是例示如果侧壁具有大致可忽略的厚度时则可在屏幕上形成完整双缝干涉图案的示图。
[0195]
图47是例示在沿以45
°
对角方向的对角线偏振(dlp)光子穿过水平lp(hlp)缝之后生成具有hlp状态并且同时连同其mw通过垂直lp(垂直线偏振，vlp)形成光子的波前分割的示图。
[0196]
图48是例示通过dss实验可知当(恒星产生的)每个光子仅仅穿过大量星系中的一个时，用以反驳惠勒思想实验的示图。
[0197]
图49是例示遵守惠更斯原理的新光模型的示图。
[0198]
图50是例示被表征为改进qm分束器矩阵的新改进传递矩阵的示图。
[0199]
图51是例示具有mw生成功能的薄层分离器的类似半渗透传递矩阵的示图。
[0200]
图52a是例示bs的(a)、(b)、(c)、(d)方向的示图。
[0201]
图52b是例示共轭mw通过在入射光mwe和bs mwf张量之间的bs的湮灭(annihilation)和创造(creation)过程而感应生成的示图。
[0202]
图53a是例示bs的(a)、(b)、(c)、(d)方向的示图。
[0203]
图53b是例示检测器d1检测反射光(mwe)和不点击检测器d2、与反射光正交的无能量物质波(mw)(反之亦然)的示图。
[0204]
图53c是例示检测器d2检测反射光(mwe)和不点击检测器d1的无能量物质波(mw)的示图。
[0205]
图53d是例示通过bs矩阵和其输入光矢量的简单的矩阵乘法产生bs的输出的示图。
[0206]
图54a是例示两个bs的(a1)、(b1)、(c1)、(d1)、(a2)、(b2)、(c2)、(d2)方向的示图。
[0207]
图54b、图54c是例示具有与光的新模型相关联的单光子输入的马赫曾德(m-z)干涉仪的示图。
[0208]
图54d、图54e是用于描述图54b、图54c中所示的入射光和bs输出之间的关系的示图。
[0209]
图55a、图55b是例示hom两光子效应的示图，其中，输入光子与相同偏振相关联，反之亦然。
[0210]
图56是例示hom两个输入光子与和光的新模型相关联的感应无能量mw物质波聚束矩阵数学运算的示图。
[0211]
图57是例示实验-d1/-d2的每个bs的矩阵数学运算的示图。
[0212]
图58是例示在m-z干涉仪下具有相同偏振的hom两个光子与感应无能量的mw物质波聚束或反聚束的示图。
[0213]
图59a、图59b是例示萨尼亚克环(sagnac loop)和当一对h/v空间正交光子输入萨尼亚克环以及从萨尼亚克环输出时的bs纠缠效应的示图。
[0214]
图60是例示45
°
角的光子对的偏振分束器(pbs)干涉的方向的示图。
[0215]
图61是例示实验-e1的pbs矩阵数学运算的示图。
[0216]
图62是例示可证实光子路径信息的ken氏mz偏振振幅/相位分割(mzp)实验的示图。
[0217]
图63、图64是例示针对spdc性质的新mwf模型并且通过使用pep和电荷量子限制(cqc)效应(charge quanta confinement or cqc effect)来说明新的bpp理论和相位匹配基本原理的示图。
[0218]
图65a、图65b是通过新光模型来例示spdc类型i和类型ii物质的相位匹配基本原理性质的示图。
[0219]
图66a、图66b是通过使用bs纠缠效应进行时间相位匹配矩阵数学运算分析来例示spdc类型i新模型的实验证据的示图。
[0220]
图67a、图67b是通过使用bs纠缠效应进行h/v空间相位匹配分析来例示spdc类型ii新模型的实验证据的示图。
[0221]
图68a、图68b是例示epr对不违背"贝尔态"的新实验证据的示图，这可通过马吕斯
定律很好地预测到。
[0222]
图69a、图69b是例示证明epr对不违背"贝尔态"并且可通过马吕斯定律简单地预测高亮度epr光源的新实验的示图。
[0223]
图70a是例示与旧qm理论对应的正电子衰变模型的示图。
[0224]
图70b是例示与新精简gut理论对应的正电子衰变新模型的示图。
[0225]
图71a、图71b是例示co-60 beta衰变中的中子衰变宇称非对称效应的新模型表示的示图。
[0226]
图72a、图72b是例示中子和质子的示图，这些中子和质子拥有经典量子化角动量并且包括3个无质量部分反电荷或电荷量子连同三合一成对旋转“能量或反能量缕线”的群组。
[0227]
图73a是例示电子的轨道运行和自旋表示的示图，该电子包括yin(-)反电荷量子和能量等效质量(即，mwe)包的单个旋转缕线。
[0228]
图73b是例示正电子的轨道运行和自旋表示的示图，该正电子包括yang(+)电荷量子和反能量等效质量(即，mwe)包的单个旋转缕线。
[0229]
图74a是例示电子的另一个表示的示图，该电子包括成对的yin(-)反电荷量子与“能量缕线”的单个旋转缕线。
[0230]
图74b是例示正电子的另一个表示的示图，该正电子包括成对的yang(+)电荷量子与“反能量缕线”的单个旋转缕线。
[0231]
图75是例示当电子在空间-时间上撞击正电子时生成太极状的光子示图。
[0232]
图76是中子和质子的另一个轨道运行和自旋表示的示图，所述中子和质子包括三合一(three-in-one)无质量部分反电荷或电荷量子，连同“能量或反能量缕线”的另一个三合一旋转缕线的群组。
[0233]
图77a是例示由两个d夸克和一个u夸克构成的中子的2d轨道运行和自旋模型表示的示图。
[0234]
图77b是例示由两个u夸克和一个d夸克构成的质子的2d轨道运行和自旋模型表示的示图。
[0235]
图78是例示当电子透射过stern-gerlach设备时电子在自由空间中自旋的新模型表示的示图。
[0236]
图79是例示当在非均匀或部分均匀磁场内行进时在电子释放相应光子的同时电子立刻进入自旋向上状态的示图。
[0237]
图80a、图80b、图81a和图81b是例示自由空间中的费米子(例如，电子)线性运动的新模型表示的示图。
[0238]
图82是例示证明费米子(例如，电子)的mw性质的电子双缝的新模型的示图。
[0239]
图83是例示证明物质的mw性质的卢瑟福散射(rutherford scattering)的新模型的示图。
[0240]
图84是例示现有技术的假设矢量势被用来说明aharonov
–
bohm qm效应的示图。
[0241]
图85、图86和图87是例示磁性物质(例如，环状线圈)的mw性质的新模型被用来说明aharonov
–
bohm效应的示图。
[0242]
图88a、图88b和图88c是例示针对τ
–
θ难题或k介子(k+)衰变悖论的新模型的示图。
[0243]
图89、图90是例示与在时间上相位配对或相位锁定的spdc类型i的相位匹配对应的实验证据的示图。
[0244]
图91、图92是例示与在h/v空间偏振上相位配对或相位锁定的spdc类型ii的相位匹配对应的实验证据的示图。
[0245]
图93、图94是例示公开了没有发生qm纠缠，epr+旋转器(eprr)实验证明定域实在论占优势而qm实在性无法被认为完整的实验证据的示图。
[0246]
图95、图96、图97和图98是例示通过ken氏michelson kerr-cell(mkc)实验来证明新光模型的不同实施方式的示图。
[0247]
图99是例示针对图98的状态a的理论和工作原理的示图。
[0248]
图100是例示针对图98的状态c的理论和工作原理的示图。
[0249]
图101是例示针对图98的状态d的理论和工作原理的示图。
[0250]
图102、图103是例示通过ken氏mzkc振幅或相位分割实验来证明新光模型连同用单个光子来证实新光模型的两个不同实施方式的示图。
[0251]
图104是例示针对图103的理论和工作原理的示图。
[0252]
图105是例示与输入分束器中的pbs相关联的针对图103的另一个实施方式的理论和工作原理的示图。
[0253]
图106是与图105对应的自说明的实验结果的示图。
[0254]
图107a是例示当光子撞击垂直偏振器并随后通过ktn时在外部偏压》0v时光子被ktn的电偶极子偏转的示图。
[0255]
图107b、图107c是例示ktn非线性非均匀电偶极子极化和mwf矢量势相对于光偏转角度和漏电流性质的新模型的示图。
[0256]
图108是例示与图107b、图107c的状态a、b、c、d对应的评论和整体总结的示图。
[0257]
图109是例示对证实克尔介质中的光新模型的空间相干二次qeo效应的示图。
[0258]
图110是例示根据本发明的第一实施方式的非接触角测量设备的示图。
[0259]
图111a、图111b是例示非接触角测量设备的另一个实施方式的示图。
[0260]
图112a是例示根据本发明的第二实施方式的临界任务检查设备的示图。
[0261]
图112b是例示应用于针对费米子粒子的临界任务检查设备的mw滤波器的非均匀磁性阵列的另一个实施方式的示图。
[0262]
图113是例示临界任务cd和缺陷检查设备的示图，所述临界任务cd和缺陷检查设备为精确覆盖测量或对准系统的部分，以检查盒中盒(box-in-box，bib)或盒上盒(box-on-box，bob)图案以用于精确覆盖或对准目的。
[0263]
图114、图115是例示典型半导体晶圆或掩模加工检查缺陷的表征示图，这些缺陷是斑点、卫星(satellite)、表面/基板污染、桥接(bridging)、残余物、纳米气泡、畸形或缺少接触件/通孔等。
[0264]
图116是例示根据本发明的第三实施方式的临界任务透射型非侵入式诊断和/或治疗设备的示图。
[0265]
图117是例示根据本发明的第四实施方式的透射型非侵入式测量设备的示图。
[0266]
图118是例示费米子源的示图，该费米子源包括与多个偏置电压和电极耦合以选择所期望qm自旋的多个场发射(fe)尖端(tip)或fe尖端的阵列。
[0267]
图119是例示本发明的第四实施方式的透射型测量设备图119中的(c)相对于其他现有技术实施方式图119中的(a)、图119中的(b)的示图。
[0268]
图120a是例示根据本发明的第五实施方式的用于生成虚拟空间-时间点阵的设备的示图。
[0269]
图120b是例示虚拟空间-时间点阵的3d示图的放大的示图。
[0270]
图121a、图121b是例示根据本发明的另一个实施方式，达成一维或二维空间点阵的虚拟空间-时间点阵的示图。
[0271]
图122是例示根据本发明第六实施方式的磁性mw陷阱(即，mmt)示图。
[0272]
图123a、图123b是例示用于形成精密原子钟的通过自由原子簇的状态(a)-》状态(b)-》状态(c)进行的冷却处理的一系列步骤的示图。
[0273]
图124是例示根据本发明的第七实施方式的超精密原子钟的示图。
具体实施方式
[0274]
在描述本发明的实施方式之前，物质波(mw)、引力波(gw)、物质波场(mwf)、引力波场(gwf)、质量等效能量(em)、能量等效质量(me)、电子质量(me)、光或光子(即，gw和能量粒子、gwe包、gwe粒子、mw和能量包、mwe包、mwe粒子或mw和能量包/粒子)、电磁场(emf)、电磁波(em波、emw)、费米子对产生(fpp)、玻色子对产生(bpp)、电荷量子限制(cqc)、泡利不相容原理(pep)和精简大统一理论(精简gut)是预定术语，仅是出于我们参考之目的。
[0275]
1.如图15a中所示，mwe包(即能量缕线(yang+)15021和反能量缕线(yin-)15022的包)是经由一直与宇宙中的光子1502的mw(物质波15205)相互作用的无质量的电荷量子15023(电荷量子，yang+)和无质量的反电荷量子15204(反电荷量子，yin-)的“行进”mw张量解式，其中，标记15026表示宇宙中mw 15025的极限。
[0276]
2.一旦光子在空间-时间中停止，光子的等效质量(me)及其质量等效能量(em)就分解并转换成其他形式的能量，例如，动能、势能或热等。另外，这指示在其能量消失时光子1502的静止质量(rest mass)消失等于0。
[0277]
3.光子1502的移动质量等效能量(em)等于
[0278]
4.光子1502的运动质量或能量等效质量等于em/c^2。
[0279]
5.光子1502的速度c在真空中等于3x10^8m/sec(即，mw的群速率)。
[0280]
a.光mwe(物质波和能量)包二象性的性质
[0281]
请参照图15a至图15b。图15a是例示光子1502的三维(3d)视图表示的示图，图15b是例示本发明所发现的光子1502的x轴截面图表示的示图。如图15a至图15b中所示，本发明发现光子1502能互换地被视为引力波和能量(gwe)包或物质波和能量(mwe)包，其中，gwe和mwe在物理学中本质上是相同的东西，并且其中，gw和mw在物理学中也是相同的东西，并且光子1502具有如下的公知特性：
[0282]
当光子1502(即，mwe粒子)以光速c行进时，它可仍然带有与运动等效质量(me)相关联的动量。另外，是普朗克常数(6.6262*10^(-34)j*sec)，ν是mwe包的时间振荡频率(1/sec)，只在真空中保持c＝λν“色散关系”，并且λ是波长(m)。如图15a中所示，线偏振光子的另一个表示，与反电荷量子(yin-)和电荷量子(yang+)的旋转运动直径对应的直径d远远小于λ并且箭头指示mwe包或光子的行进方向。
[0283]
b.本发明本质上发现了几个有用的表示，用于描述光mwe包模型的性质：
[0284]
请参照图16、图17。图16是例示光子1602的各种二维(2d)表示的示图，图17是例示光子1602的各种截面图表示的示图。图16中的(a)示出光子1602具有相关联的空间mw强度和相位，以及线偏振光子的能量核16032，图16中的(b)示出线偏振光子的能量核16032、反电荷量子16024、电荷量子16023、光子1602的能量线(yang+)16021和反能量缕线(yin-)16022，以及图16中的(c)示出光子1602的圆偏振的能量核16035的截面图表示。
[0285]
图17中的(a)示出光子1602的球形mw强度和平面mw强度截面图表示，以及图17中的(b)示出光子1602的球形mw相位和平面mw相位截面图表示。
[0286]
c.太阳黑子的mwe包的光辐照光谱
[0287]
本发明指示em波是通过yin(-)或yang(+)无质量的电荷量子与真空的电偶极子极化态的相互作用而产生的，即，它不具有与光或光子相同的内部结构。另外，本发明通过与具有有限大小和稳定寿命的光量子的能量em(或运动质量me)相关联的行进mwe包来对光进行建模。mwe波前包(mwe wavefront packet)是与宇宙中的每个物体在所有方面(诸如，这些物体的几何参数、组分、动能、标量势/矢量势或形状)耦合的单个光子的相对和时变行进“张量”解式。
[0288]
本发明还发现光是具有质量(me)的mwe包或粒子。巧合地，如图18中的(a)中所示，太阳的光(光子)mwe粒子辐照遵循普朗克的“黑体辐射理论(blackbody radiation theory)”。此外，宇宙学黑洞(或灰洞)、暗星斑和暗太阳黑子1802通过偶尔形成诸如类星体和暗太阳黑子辐射等的巨大规模的高能短波长光子辐射(如图18中的(b)中所示，具有宽范围的mwe包(或gwe粒子))而遵循普朗克理论和相对论理论。基于本发明的精简gut预测，据信，深宇宙中的黑洞都由主要具有单极能量的粒子或物质(即，因为相反类型的能量不足或不充分的，以形成诸如质子、中子等常规物质或粒子)组成，该能量是与围绕旋转(或自旋)黑洞的赤道的极致密mwf相关联的正能量或负能量。所述相同的理论预测了暗太阳黑子名符其实上讲是数百万年内在太阳主体内旋转不灭的小型黑洞物质，其中，太阳黑子通过在其赤道区域内引入引力坍塌效应(gravitational collapse effect)而围绕其本身的自旋赤道拥有极致密mwf。没有任何辐射或光可逸出太阳黑子其赤道的周围，除了具有非常高能量和极短波长(诸如，x射线或伽马射线(gamma-ray))的那些粒子可沿着太阳黑子其旋转北极或南极极化方向(因为其引力坍塌效应较小或最小)离开太阳黑子。
[0289]
d.光折射的新模型
[0290]
另外，可通过图19a至图19b中所示的mwe新理论来说明图2a、图2b中所示的反射和折射。如图19a中所示，当入射光1902(具有波长λ)遇到第一材料(例如，sio2)1903时，入射光1902的一部分由于第一材料1903的sio物质波场(mwf)而被折射以形成折射光1904，其中，折射光1904的波长λ1小于入射光1902的波长λ。类似地，如图19b中所示，当入射光1902遇到第二材料(例如，sio2+pbo)1906时，因为pbo mwf比sio mwf大或致密，所以当入射光1902的一部分由于第二材料(例如，sio2+pbo)1906而被折射以形成折射光1908时，折射光1908具有更短的波长λ2，其中，波长λ2通常小于λ1和λ，并且图19a中所示的角度θ1小于图19b中所示的角度θ2。另外，入射光1902、折射光1904和折射光1908之间的关系可参考狄拉克(波)方程(dirac(wave)equation)，其中，在狄拉克波方程中，针对空间-时间中具有坐标(x,t)的粒子或光子，将能量算子(哈密顿函数或hamiltonian)与mw函数ψ＝ψ(x,t)的时间
导数相关。狄拉克方程不仅对于物质结构具有更深远的含意并且引入了基础物理学基本要素的物体/物质的新数学类别，而且它证明了sio2相对于sio2+pbo材料中的斯涅尔定律(snell's law)折射效应，即经由相对论狄拉克方程证明的时间膨胀和纳米级mwe引力透镜效应，越致密或越大的mw场(mwf)应引发越短mw波长和越慢行进速度(即与mw场中的越高能量状态相关联)。(参考文献：dirac,p.a.m.(1928).“the quantum theory of the electron”.proceedings of the royal society a:mathematical,physical and engineering sciences。)
[0291]
另外，当光mwe包撞击那些能量色散中心(例如，具有极化mwf的原子或分子)时，通过缩短其在所有方向上的波长λ’，物体的mwf及其标量势/矢量势应当调节空间-时间的一些物理性质，包括1)曲率、2)空间的密度、3)相对相位和4)入射光的速度。所有那些mwf(即，光学密度依赖)感应通过的散射波前将会遵循斯涅尔定律和惠更斯原理，总计来产生特定折射波长λ’。
[0292]
e.光色散的新模型
[0293]
当入射光2022遇到玻璃棱镜2204时，在图20a中示出入射光2202的正常色散(折射)。通过入射光2022的mwe之间的弹性物质波的折射和/或衍射显微效应、玻璃棱镜2024的物体的mwf张量及其在亚波长原子空间中的相关联的标量势/矢量势来传达入射光2202的正常色散(折射)效应。本发明发现，mwf的亚波长衍射效应说明了光双折射性质(birefringence)取决于光的偏振和传播方向折射率的材料光学性质。这些光学各向异性材料被认为是双重折射(或双折射)物体。
[0294]
另外，如图20b中所示，当多色(或白色)光2042遇到多个缝(或单个缝)2044时，通过空间-时间中的多色光2042mwe和多个缝2044的物体的mwf张量的mw波前分割干涉来揭示负向色散(negative dispersion)(衍射和/或双折射效应)，这通过本发明的最近实验证据得到了证实。显微地，光mwe色散效应仍应当遵循1)惠更斯原理和2)空间-时间的亚波长原子空间中的狄拉克波方程。
[0295]
f.光透射、反射和吸收的新模型
[0296]
当入射光2102击打物体(介质)2104时，入射光2102的mwe波前(即，图21中所示的德布罗意(de broglie)物质波)与物体2104的mwf张量以及由物体2104的几何参数、形状、动量和其他限定的标量势/矢量势相互作用。如图21中所示，入射光2102的一部分(透射光)穿过(透射通过)物体2104的mwf 2106(即，德布罗意物质波长)。另外，物体2104的mwf 2106和物体2104的标量势/矢量势使入射光2102的mwe速度放慢，同时，入射光2102的mwe揭示了折射率特性，其中，平均极化mwf或其标量势/矢量势的梯度越大(越致密)，对于物体2104而言，折射率将越大。没有穿过物体2014的mwf 2106的入射光2102的mwe波前被认为被物体2014的mwf 2106共同阻挡、反射或衰减(吸收)。如图22中所示，光反射通过入射光2202的mwe与物体2204的mwf张量及其标量势/矢量势之间的弹性能量散射效应传达。
[0297]
入射光2202(即，反射光2206)的mwe的一部分由于mwf及其标量势/矢量势不连续效应(即，光速在物体-空气界面遇到不连续效应(空气相对于sio2不连续等))而被物体2204的mwf张量反射。
[0298]
g.光或光子散射效应的新模型：
[0299]
如图23a中所示，当具有mwe的波长λ的入射光2302击打微小粒子2304(例如，原子
或物体)时，并且可被散射。它揭示了，入射光2302的mwe波前与物质(即，微小粒子2304)的mwf及其标量势/矢量势相互作用。入射光的mwe“相对”与微小粒子2304的mwf张量相互作用，所述mwf张量与空间-时间中的微小粒子2304的几何参数、组分、电偶极子极化、动能及其原子结构(即，形状)等相关联。
[0300]
如下地描述已知相互作用(入射光2302相对于微小粒子2304)：
[0301]
1)低能量散射现象：光电或光伏效应。
[0302]
2)中等能量散射现象：汤姆逊散射(thomson scattering)或康普顿散射(compton scattering)。如图23b中所示，波长λ的康普顿光子2306来自左边，与目标2308撞击，并且波长λ’的新光子2310由于目标2308的mwf而以角度θ出现，其中，康普顿光子2306的能量比目标2308的原子电子结合能量大得多，所以目标2308的电子2307可由于电子2307的波函数、入射光2302的mwe和目标2308的mwf的共同相互作用之散射效应而变成自由电子(即，离子化)。
[0303]
3)高能量现象：bs(分束器)的量子光学或自发参数下转换(spdc)效应、粒子物理学中的对生成(pair production)和对湮灭(pair annihilation)效应(参考文献：das,a.；ferbel,t.(2003-12-23).introduction to nuclear and particle physics.world scientific)。
[0304]
h.光衰减和吸收的新模型
[0305]
本发明发现，当光mwe包击打物体(物质)时，揭示了与物体的mwf张量的吸收或衰减相互作用。比方说，可见光的吸收机制乃借助物体的碳原子或分子化学键的mwf(或标量势/矢量势)达成。
[0306]
1)原子光子吸收和发射：如图24a中所示，具有mwe的波长λ的入射光2402进入，被物体2404的原子mwf张量吸收，并且波长λ’的新光子2406在入射光2402被物体2404吸收之后以一定时间延迟自发地产生。
[0307]
2)原子或化学键激发：如图24b中所示，具有mwe的波长λ的入射光2402进入，入射光2402的mwe包可改变与物体2404相关联的电子的标量势/矢量势或其轨道动量，将电子轨道能级分割成进动(precession)或多个能级，同时升高电子-原子结合温度并且改变物体2404的mwf(或其标量势/矢量势)，并且具有波长λ1的em波2408在入射光2402升高物体2404的标量势/矢量势之后以一定时间延迟被自发地发射。
[0308]
3)光到emw和到暗能量的转换：em波可通过与物质中的激发电子(或正电子)相关联的反电荷(或电荷)量子来发射。最终，emw能量被分散并且浸没在宇宙的背景(例如，暗能量)状态中，同时使物体或真空背景势能或温度会有一定程度升高。
[0309]
i.全内反射(tir)和光波导
[0310]
全内反射(tir)：当入射光mwe 2502的角度θ1等于(图25a中所示)或超过(图25b中所示)临界角θc时，在折射率匹配的表面平面(例如，sinθc＝n2/n1并且n1(1.4)》n2(1.0))中形成tir射线2504。
[0311]
光纤是圆柱形对称的光mwe传导管。光纤可分别应用于“光或光学集成半导体芯片”或“光缆”，其中，在光纤中有少量限制或吸收的情况下引导光。光纤可产生对于光通信、成像(例如，内窥镜)和压力感测应用系统来说具有低损耗(《0.25db/km)的纤维玻璃。
[0312]
纤维的典型外壳材料是电介质。经典emw理论预测了如果使用金属外壳，则将出现
严重的衰减。另一方面，通过本发明的mwe光模型进行的预测可证明，在按实验设置将光子mwe包浸没在hg液体中时将没有过多能量被分散。也就是说，如图25c中所示，当入射光mwe 2506注入光纤2508中时，在光纤2508中出现全内反射，其中，光纤2508由第一电介质25082(具有折射率n1(例如，1.5))和第二电介质25084(具有折射率n2(例如，1.4))构成，并且光纤2508可被电介质或金属外壳2508密封，外壳2508不会影响入射光mwe 2506的吸收或全内反射。
[0313]
j.与光的个体mwe粒子相关联的相干性的新模型
[0314]
本发明揭露了“相干性”是与所有光源相关联的每个“单个”光子(mwe包)的本征性质。相干光子的mwe波函数张量能够形成干涉，只要它揭示了“稳定的(时间)和宽的(空间)”相位关系(例如，沿着空间-时间上的其行进方向具有长的相干时间或长度)。
[0315]
为了观察到清晰的光子干涉效应，对于每个个体光子来说，都必须存在空间和时间相干性二者。不相干光子mwe张量在其行进方向上一直改变其本身的相位-频率关系连同时间，进而使得由于缺乏其本身的空间或时间相干性，而导致稳定干涉图案是不可能的。另外，本发明发现了光子的偏振方向基本上独立于其本身的相干性质。
[0316]
如图26中所示，从电灯泡2604共同发射的光子2602包括所有种类的个体光子，所述个体光子特征在于，例如图26中所示的空间和时间(时间意指频率或相位)不相干光子2620、部分相干光子2622和相干光子2624性质是光子2620、2622和2624的三种不同相干表示。在光子2602被光学波长(λ)滤波器2606滤波之后，产生共同具有多个相干性质的特征的单色光子2608。当单色光子2608被空间滤波器缝2610滤波时，单色光子2608扩展并且向着衍射单缝平面2612行进，在撞击平面2612时表现出模糊钟形强度分布。对于那些部分相干光子2622或不相干光子2620中的大多数，它们将分别朝向在平面2612上示出的钟形强度分布曲线上的中间或远边缘位置衍射并且撞击在平面2612上示出的钟形强度分布曲线上的中间或远边缘位置。另外，部分相干光子2616的相干分量光子2614穿过衍射单缝2612，形成这些相干光子2614，并且这些相干光子2614将一起在屏幕2618上呈现出著名的单缝干涉图案。
[0317]
k.与旋转电荷量子相关联的相干性的新模型
[0318]
本发明发现了对于真实世界环境的大多数情况而言，光子mwe的空间和时间相干性通常是依赖的。它揭示了yin(-)和yang(+)电荷量子的“滚环对(rolling pair)”与外部“物质(例如，原子)”其“本身的”mwe或mwf之间的相互作用。对于某些情况，光子可具有时间不相干(频率抖动或ω抖动)，但保持大致空间(偏振抖动或空间抖动)相干，例如，从诸如bbo(偏硼酸钡)晶体等中的非线性晶体spdc效应产生的闲置和信号光子对。或者，光子可具有空间不相干，但保持大部分时间相干性质，例如，在光子的激光束穿过具有qeo(二次电光)效应的晶体的同时，ktn(钽铌酸钾)晶体的输出端口处的光子的大部分时间相干性质被保留，反之亦然。
[0319]
在实施方式中，本发明展示并且探究了钽铌酸钾(ktn)晶体的二次qeo效应，以便开发出超出快速光学扫描仪、可变焦距镜头等的新的并且宽范围的新应用。(参考文献：k.nakamura,“optical beam scanner using kerr effect and spacecharge-controlled electrical conduction in kta1-xnbxo3 crystal,”ntt technical review,vol.5,no.9,2007.ntt japan)。
of alpha orionis with the interferometer”.astrophysical journal.53:249-59)：
[0331]
如图31中所示，恒星光子mwe包3102在外层空间中在数百万或数十亿年前诞生，它遵循惠更斯原理，携带且记住其母星的结构孔径形状(其源mwf的dna)。
[0332]
最后，每个恒星光子在它经长历程而行进到远离其母星的远方地球的干涉仪和检测器3106的同时，变成对于观察者而言成熟的相干光3104。光子mwe 3104沿着其相干mw波前3108将其母星dna(例如，结构孔径大小、其空间分布或几何参数等)信息经由光子mwe 3104与其相干物质波前3108之间的干涉效应传递到迈克尔逊恒星干涉仪3100。它遵守惠更斯原理来证实了经典双缝(或菲涅尔双棱镜)干涉效应的相同或相似的干涉过程。
[0333]
另一方面，什么是另一种恒星干涉仪hbt(即，harry-brown-twiss恒星强度干涉仪)背后的实在性或因果关系理论？本发明教导了，一群激光状自由光子发射群组形成了空间相干光子斑点图案，以相对于地球上的远方星系观察者在朝向空间的所有方向上，形成恒星背景辐射图案。进而，远方观察者可看到通过多组时间随机但空间相干的光(光子)mwe群组的相互干涉而产生的空间相关光子强度干涉图案。自牛顿时代以来，科学家已经研究过该现象。但是，光斑自发明激光起变得显著，并且现在已发现了各种应用。斑点图案通常在单色光或星光(诸如，气体放电光、黑体光辐射、恒星光、许多粒子核衰变产生的玻色子或费米子粒子的发射群组、气体放电光和激光等)的漫反射中出现。此斑点性质可出现在诸如hbt恒星强度干涉仪的情况下，同时出现在纸、白涂料、粗糙表面上或在空间中具有大量散射中心或粒子的介质(诸如，空气浮尘或在混浊液体中)。
[0334]
n.偏振(i)-mwe粒子线性和圆偏振的新模型(参考文献：liu,ming等人，“light-driven nanoscale plasmonic motors.”nature nanotechnology 5.8(2010):570-573)：
[0335]
自然光源中的大部分天然地辐射随机偏振光子，所述随机偏振光子包括圆(图32中的(a)中所示)、椭圆或线性(图32中的(b)中所示)偏振的多种不确定状态的混合，这揭示了与高温下的光源的随机不相干mwf相关联的随机原子级源mwf和光mwe之干扰效应。
[0336]
如图33中所示，圆-二向色(cd)材料3302通过ord(旋光色散)的效应与lp光子干涉或者生成光的圆偏振分量，它会表现出具有左旋圆偏振(lcp)和右旋圆偏振(rcp)的光子的差异吸收。
[0337]
本发明的光子(即，与一定量的能量(mee或质量等效的能量)和质量(eem或能量等效的质量)相关联的粒子)的mwe包模型可很好地解释具有圆偏振的光子为什么可使纳米微观物体具有超高自旋速度。另外，具有线偏振的光子还可使纳米微观马达自旋并且将光子的线性动量转换成旋转运动和机械运动(参考文献：liu,ming等人，“light-driven nanoscale plasmonic motors.”nature nanotechnology 5.8(2010):570-573)(即，角动量)。
[0338]
o.mwe粒子的偏振(ii)-线性和圆偏振的新模型
[0339]
本发明发现了阴(yin)(-)和阳(yang)(+)电荷量子的“滚环对”及其光子的mwe包与物体的mwf相互作用，以根据“物体的mwf原子或分子级精细结构”将出射光子的mwe调节成线性或圆偏振。这就是为什么光子可具有无限数量的空间偏振(或自旋)本征态。
[0340]
如图34中所示，具有沿着z轴行进的光波的广义光子mwe偏振球是：
[0341]
1)水平偏振：如图34中的(a)中所示红色环(ahdv平面)所示，示出了x轴方向上的mwe线偏振，本发明指示它是具有两种隐藏状态(即，如果从y方向观察，lcp和rcp)的简并态
(degenerate state)。
[0342]
2)垂直偏振：如图34中的(b)中所示蓝色环(rhlv平面)所示，示出了y轴方向上的mwe线偏振，本发明指示它是具有两种隐藏状态(即，如果从x方向观察，lcp和rcp)的简并态。
[0343]
3)圆偏振：如图34中的(c)中所示绿色环(rald平面)所示，mwe圆偏振(rcp)平面在z轴处正交，并且对于lcp同样。总之，如果从z轴观察，它与两种不同的圆偏振状态相关联。
[0344]
p.具有圆偏振的光子mwe包的qm自旋
[0345]
光子的“旋转双缕线”表示真空的“正(+)或负(-)能量(或质量)”的极化状态。如图35中的(a)、图35中的(b)中所示，左旋圆(lcp)和右旋圆(rcp)分别是偏振光子，如果从接收器的角度来观察，对于在z方向上移动的光子而言，所述偏振光子表示两种可能的“自旋本征态(即，其角动量的不变本征值(1,-1))”。
[0346]
从接收器的角度来看，对于左(或右)圆偏振光子而言，在光子传播的方向上的光子“自旋s”的投影分别等于(或)。
[0347]
q.光学非线性内的物理学：原子mwf和光电偶极子耦合效应：
[0348]
1)量子尺度的原子结构：
[0349]
可通过带正电的原子核和周围的(例如，s、p、d、f轨道等)电子用电学方式表示原子3101。电子云处于外部场e＝0的平衡态(图36中的(a)中所示)，在外部场e》0(图36中的(b)中所示)中，其电偶极子3602代表具有x的偶极矩间隔的原子3601。施加的外部e场使电子云大小形状失真，并且使电子在原子级空间-时间中位移(图36中的(c)中所示)。这引起原子的电偶极子3602。电偶极子3602由物体的电偶极子极化或“p0”来表示，并且在入射光子3604的mwe穿过原子3601的电偶极子3602并且与其相互作用时，它通过遵循狄拉克方程使得相互作用的光子3605的λ2小于(《)入射光子3604的λ0。
[0350]
(狄拉克方程可参照dirac,p.a.m.(1930).“a theory of electrons and protons”.proceedings of the royal society a:mathematical,physical and engineering sciences.126(801):360.)
[0351]
2)光学非线性的起源
[0352]
本发明发现原子3601的非对称电偶极子3602与入射光子3604mwe相互作用并且感应生成光的光子3605的p1 3603。在施加的外部场e》0下，p0的物体“极化mwf电势”和感应场ep0 3606(＝p0/ε0)与光(光子)的感应电偶极子p1 3603(其大小正比于ep0 3606(p1//p0))相互作用。物体的电偶极子3602极化mwf会形成光子λ2(即與感应p1 3603相关联的)相互作用的散射并揭示该物体之有效折射率的改变量可与外部场e^2成正比。
[0353]
r.光学非线性背后的物理学(i)-原子mwf和光电偶极子耦合效应：
[0354]
本发明发明了类qeo(二次电光)设备，该设备由多个非对称导电电极组成，这些导电电极不带有、带有一层或更多层的绝缘体或共价键材料的涂层。涂层材料具有相对高的电离能并且难以释放其共价轨道电子。另外，绝缘体涂层具有相对高的电子亲和力(electron affinity)故于电压或电场偏置的电极之间不至于引入许多放电或火花效应的情况。
[0355]
如图37a、图37b中所示，一个电极3702在一侧包括尖锐的角或尖端，并且具有电压或电场偏置。其不均匀或非均匀的电场(e)将使电极化光子的轨道弯曲(即，其电偶极子被
垂直极化器3704极化)，所述电极化光子的偏转方向之轨迹与入射光子的电极化(pe)的量和z轴上的电场梯度(即，偏转力fd＝pe·
▽
(ez))成正比。
[0356]
s.光学非线性背后的物理学(ii)：原子mwf和光电偶极子耦合效应：
[0357]
在尖锐电极3802相对于其他电极3804在+/-v偏置下时，入射的v偏振(即，垂直偏振)相干光子3806将通过非均匀电场朝向尖锐电极3802方向(即，图38a、图38b中的向上方向)偏转，其中，入射的v偏振相干光子3806可在入射的v偏振相干光子3806穿过非均匀电场时生成相应的感应电偶极子并且与非均匀电场相互作用的相应感应电偶极子可生成向上的力如果忽略沿着尖锐电极3802的尖锐边缘的光子mwe衍射效应，则入射h偏振(即，水平偏振)光子将保持大约笔直移动，而没有通过非均匀电场时向上或向下轨迹的偏转，这是由于对于此h偏振入射光子而言，其感应电偶极子是微不足道的。
[0358]
另外，在表4和表5中分别示出与图38a、图38b对应的整体概况。
[0359]
表4
[0360][0361]
表5
[0362][0363]
t.光学非线性qeo效应的新模型：
[0364]
dc克尔或二次电光(qeo)效应揭示了熟知的dep(介电泳)效应的类似的物理学，在浸没在非均匀e场中的同时，介质3904对入射光子3902施加非零感应力(图39中的(a)中所示)，并且在浸没在均匀e场中的同时，介质3904没有对入射光子3902施加净力(图39中的(b)中所示)。所有典型的粒子或分子可在存在非均匀e场的情况下表现出dep效应，dep力(f
dep
)强烈依赖于介质和粒子二者的原子级精细结构，以及外部e场的极化和频率(图40中所示)。本发明揭露了，光子qeo效应是用于使原子或费米子偏转成自旋向上或自旋向下量子自旋状态的熟知stern-gerlach效应的双模拟现象。如图40中所示，非线性qeo效应展示
了熟知dep效应的类似物理学，在存在外部场e》0的情况下，在浸没在非均匀和感应原子级场ep0 4002中的同时，通过具有电偶极子的介质、分子或物体4010对具有垂直偏振的入射光子4008施加非零感应力。借助本发明发现的新理论，入射光子mwe 4008与物体4010的mwf相互作用，并且使物体4010的有效(或外观)折射率表现出二阶正比于(second order proportional to)外部场e^2。
[0365]
u.ktn的dc克尔效应的新理论(参考文献：k.nakamura,“optical beam scanner using kerr effect and spacecharge-controlled electrical conduction in kta1-xnbxo3 crystal,”ntt technical review,vol.5,no.9,2007.(ntt japan))：
[0366]
在实施方式中，ktn的qeo效应源自外部场e》0下的整个空间-时间中的非对称mwf极化。如图41中的(a)中所示，当外部电场e等于0时，ktn的qeo效应不会造成晶体mwf分布的非对称极化p0，并且如图41中的(b)中所示，当外部电场e大于0同时我们于空间-时间上对其mwf(或电偶极子极化)数学上求积分时，ktn的qeo效应利用改变晶体mwf和标量势/矢量势分布即可形成非对称(或非均匀)电偶极子极化p0。
[0367]
如图42中的(a)中所示，线性色散(折射)物体4202在外部电场e》0下具有对称电偶极子极化精细结构。垂直偏振光mwe 4204的感应电偶极子p1看到对称的感应电偶极矩，并且在遍及整个原子结构在空间-时间上进行对称积分求平均，所有方向上的积分净力合将是零(或零值)。物体4202的对称mwf势能ep0》0形成了相互作用的光4206的波长λ2比入射光子光4204和复现光子(emersion photon)4208的波长λ0小，这是由于遵循狄拉克方程的光电偶极子p1 mwf或标量势/矢量势相互作用之色散(折射)效应。另外，如图42中的(b)中的新理论所示，光4204的阴(yin)(-)和阳(yang)(+)电荷量子42042、42041之间的直径d分别比光4204(或4206和4208)的波长λ0(或λ2和λ’0)小得多。
[0368]
如图43中所示，非线性色散(折射)物体4302在外部电场e》0下具有非对称电偶极子极化精细结构。垂直偏振光子4304的感应电偶极子p1看到非对称感应电偶极矩，并且在遍及整个原子结构在空间-时间上进行非对称积分求平均，所有方向上的积分净力合将是非零感应力。
[0369]
物体4302的非对称mwf势能ep0》0形成了相互作用光子4306的波长λ3比入射光子光4304和复现光子4308的波长λ0小，这是由于遵循狄拉克方程的光电偶极子p1 mwf或标量势/矢量势相互作用之色散(折射)效应。本发明揭露了，复现光子4308揭示了其本身是部分“空间不相干的”，这是由于在整个空间-时间内与多个原子的p1相互作用的同时，多个原子的感应场ep0一般是部分不相干。
[0370]
v.原子mwf和光电偶极子的非线性相互作用
[0371]
电偶极子极化非线性指示外部e场引起折射(色散)率的一些改变。另外，物体的物质波场mwf在光子mwe和原子mwf(物质波场)张量之间形成折射(或色散)，这是由于与原子亚波长空间中的物体相关联的其标量势/矢量势折射效应。
[0372]
如图44中的(a)中所示入射光子4400具有波长λ0，在没有外部e场和偏振自极化(poling)(也就是说，外部e＝0)的情况下，大多数物体4402(mwf1)在空间-时间中表现出积分对称之电偶极子极化(integral symmetrical electric dipole polarization)并且入射光子4400折射效应遵循斯涅尔定律。
[0373]
如图44中的(b)中所示，对于具有对称积分(平均)极化(mwf2)的物体4404，入射光
子4400的折射率(或色散)的感应电偶极子极化改变量是遵循外部e场的线性函数，这是由于物体4404的mwf2及其光学密度大致与所施加的外部场e线性成比例。
[0374]
如图44中的(c)中所示，对于具有非对称积分(平均)极化(mwf3)的物体4406，入射光子4400的折射率(或色散)的感应电偶极子极化改变量是随着外部e场的“二次或非线性”趋势来改变，这是由于介于mwf(即，mwf1 4402、mwf2 4404和mwf3 4406)的偶极子和入射光子4400的感应电偶极子之间的电偶极子-偶极子相互作用之效应。
[0375]
w.dss(双-单-缝)实验证实mwe新光模型：
[0376]
如图45中的(a)中所示，本发明发现，当相干(例如，激光)源4502生成的光4500穿过缝4504时，侧壁4506可反射光4500的物质波mw，其中，侧壁4506可以是由导体、半导体、绝缘体、暗材料或透明材料组成的平板。通过遵循惠更斯原理，光子物质波mw的反射波前可与光4500mwe包的原始物质波前组合，而在屏幕和检测器4508上形成大致一半的双缝干涉图案。在一个实施方式中，侧壁4506可以是上面不带镜面涂层的玻璃(例如，sio2)和类似材料的裸板。在另一个实施方式中，覆盖有暗材料的侧壁4506可由反射比小于50％或透射比小于50％的材料组成，意即在光(mwe包)以大约垂直入射角打击到侧壁4506上时大部分的光会被吸收。
[0377]
另外，如图45中的(b)中所示，当相干(例如，激光)源4502生成的光4500穿过缝4504时，如果不存在侧壁4506，则遵循现有技术的经典理论和惠更斯原理，光4500mwe包的原始物质波就会在屏幕和检测器4508上形成单缝干涉图案。
[0378]
x.dss1(双-单-缝1)实验揭示mwe相干波前效应：
[0379]
如图46中的(a)中所示，本发明发现，当相干源4602生成的光4600穿过上部缝4604时，侧壁4606可反射光4600的物质波前，所以光4600的光子物质波的反射波前可与光4600mwe包的原始物质波前组合，以在屏幕和检测器4608上形成双缝干涉图案中的上半部分。类似地，如图46中的(c)中所示，可在屏幕和检测器4610上形成下半部双缝干涉图案。
[0380]
另外，如图46中的(b)中所示，如果侧壁4606和侧壁4612彼此接近直到侧壁4606与侧壁4612合并为止并且具有大致可忽略的厚度(例如，厚度约为零但对于光而言为不透明的侧壁)，则在相干源4616生成的光4614穿过上部缝4604和下部缝4618时，可在屏幕和检测器4620上形成完整的双缝干涉图案。本发明发现，dss-1实验揭示了在光mwe包可遵守百年前得到albert einstein支持的“因果关系”和“定域实在性”理论时，光mwe包新理论可以正确传达光的波粒二象性。
[0381]
y.dss-2(双-单-缝2)实验说明了神秘的qm擦除效应：
[0382]
本发明发现了说明dss-2qm擦除实验的完整理论：如图47中所示，qm擦除理论描述如后；激光源生成的光子4702具有沿着45
°
对角方向的对角线偏振(dlp)。在具有对角线偏振的输入端光子4702穿过水平lp缝(水平线偏振，hlp)4706之后，它可生成具有hlp状态的光子47062，并且在光子4702穿过垂直lp(垂直线偏振，vlp)缝4704之后，它可产生具有vlp状态的另一个光子47042，其中，h+v＝h(0
°
)+v(0
°
)、h-v＝h(0
°
)+v(180
°
)、(0
°
)或(180
°
)是特定光束的相角。
[0383]
显而易见，由于光子47042和光子47062的联合光子状态是正交状态，所以在45
°
对角线偏振器(dlp)4708(即，擦除器)的位置之前或其上不会形成干涉图案。但是，在光子47042(vlp)和光子47062(hlp)穿过45
°
对角线偏振器(dlp)4708之后，可在屏幕4710上恢复
并形成干涉图案。
[0384]
本发明dss-2实验发现，如果每单个光子4702穿过缝4704以生成朝向45
°
dlp4708行进的vlp光子47042，则dlp光子4702mwe其空间波前的一部分穿过hlp缝4706，将同时生成相对于vlp光子47042的另一个正交mw副本hlp波前47041。最后，当副本hlp波前47041和vlp 47042mwe包穿过45
°
dlp 4708时，使它们最终处于相同的dlp和相干状态，便可在屏幕4710上恢复并形成干涉图案。类似地，如图47中所示，当副本vlp波前47061和hlp光子47062mwe包穿过45
°
dlp 4708时，使它们最终处于相同的dlp和相干状态，便可在屏幕4710上恢复并形成干涉图案。本发明揭露了：新光模型例示了马吕斯定律与dss-2实验组合之方式便可预测量子擦除干涉特性，以及符合爱因斯坦所支持的定域实在性和因果关系理论。
[0385]
z.dss波前-缝实验回应了em波相对于光(即，光子)波的不同特质：
[0386]
dss-1和dss-2实验揭示了光和物质(例如，电子或光子)的mwe包可展示了波粒二象性的特性，同时仍可遵守以及符合“因果关系和定域实在性”理论。
[0387]
数百年来，dss-1和dss-2实验首先回应了表6中示出的em波和光量子(或光子mwe包)之间的宏观方面和微观方面的不同特性。
[0388]
表6
[0389]
[0390][0391]
aa.dss波前-缝实验回应在许多悖论背后未回应的那些问题
[0392]
由此，简而言之本发明发现，dss实验(即，dss-1和dss-2)证实在遵守“因果关系”和“定域实在性”理论的同时光mwe仍符合波粒二象性。在人类历史中，dss实验首先设想到每单个光子在进入缝之前拥有“限定但未知或限定但已知状态”。这进一步暗示了，如果遵循光子的移动方向以及遵循因果关系的理论，“时间的箭头是单方向性的”。对于经典力学、广义相对论和电动力学(包括qed理论)而言，“定域实在性”理论是有重要意义的。dss实验证实针对测量的物理量而言，所有物体在实际进行测量之前都必然具有预先存在客观限定的本征态或本征值。
[0393]
当光子恰好穿过单缝或双缝时，“已经进行决策”。dss实验预测到，没有诸如延迟决策、量子擦除特性等这样的事情。简单易懂的马吕斯定律应当优先于复杂量子擦除理论。鉴于新光模型，我们不需要诉求于更高级或复杂的理论。
[0394]
鉴于本发明的结果，可相应地回应那些物理上仍未回答的悖论：
[0395]
持续长时间争辩的epr(einstein-podolsky-rosen)悖论：dss实验已证实，einstein所宣称的事实上是正确的物理理论，即，上帝不会掷骰子！(“god does not play dice！”)。另一方面，它与einstein在百年前所预测的相同，即，qm是不完备的！(参考文献：einstein,a；b podolsky；n rosen(1935-05-15).“can quantum-mechanical description of physical reality be considered complete？”.physical review.47(10):777
–
780.)。
[0396]
定域实在性理论可公然反对惠勒实验(wheeler’s experimen)先前技术：dss实验证实了“定域性和实在性”假定，即，在人们进行测试之前，任何物体具有针对测量内涵预先存在给定的本征值或状态(参考文献：john archibald wheeler,“the'past'and the'delayed-choice double-slit experiment',”pp 9
–
48,in a.r.marlow,editor,mathematical foundations of quantum theory,academic press 1978)。
[0397]
另外，dss反证了惠勒的思想实验的结果。dss实验反驳并否定了现有的惠勒的思想实验；dss实验发现，当(恒星4802生成的)每个光子正穿过巨大星系4810或星系4816中的一个时，在地球4804上的观察者将观察到光子之前，每个光子mwe主要被最靠近的巨大星系的巨大mwf衍射，而没有被另一个远离的巨大星系大量衍射。也就是说，如图48中所示，恒星4802生成的光子4806和光子4812中的每个在到达地球4804之前，只穿过路径4808或路径4814中的一个。例如，光子4806仅能穿过路径4808，所以在光子4806到达地球4804之前被星系4810衍射，并且光子4812仅能穿过路径4814，所以在光子4812到达地球4804之前被星系4816衍射。
[0398]
ab.球面波前的惠更斯原理叠加
[0399]
如图49中所示，惠更斯原理声明每个点(例如，第一mw波前4904上的点4902)充当发射球面波的点状辅光源。在短传播距离之后的第二mw波前4906是第一mw波前4904的所有这些球面子波叠加的结果。
[0400]
光子的mw波前的该总和需要考虑个体小波前的相位以及mw的振幅。鉴于本发明，如图49中所示，第一mw波前4904是更近于球面的波前，而第二mw波前4906从球面波前偏离朝向平面波前发展。
[0401]
ac.光分束器的透射(tx)和反射(rx)波函数的现有技术的“经典”qm模型：
[0402]
本发明发现，阐明光子的“波粒”观点和“波粒二象性”的更好模型，是十分简单美丽又好理解的模型，所述模型包括针对光子的物质波和能量(mwe)包模型，例如，十分类似由louis de broglie建模旧的导引物质波假说。
[0403]
鉴于另一种现有技术，可以检测个体电子的到达，看到衍射图案显现为由许多小斑点组成的统计图(statistical)(tonomura等人，1989)。本发明发现，所有量子粒子事实上都是内置有能量包和波行为的粒子，但是其运动行为受到其wm波函数和物体mwf的微观qm相互作用控制，这模型与根据经典物理学所预期的非常不同。
[0404]
ad.具有mww的新光模型-bs是“无质量的”mw发生器：
[0405]
本发明发现了新bs模型与共轭mw(或mw*)发生器的微妙特征相关联。
[0406]
修改后的传递矩阵bt2可被表征为50％：50％bs的修改后的qm分束器传递矩阵，所述bs为正交(即，共轭)mw发生器。通过遵循泡利不相容原理，入射光mwe和分束器(bs)5004
的mwf之间的“qm湮灭和形成”微妙的相互作用来感应地形成正交mw。感应mw拥有无质量的波性质，并且其空间扩展受入射光子的mwe波函数和bs 5004的mwf扩展二者的空间分布限定约束。因此，如图50中的(a)中所示，当(左上角出现的)入射光撞击bs 5004时，以50％概率产生反射光(即，mwe包)5006，并且同时通过入射光(mwe)5002和分束器5004的mwf之间的“湮灭和形成”相互作用来感应地形成一组正交mw 5008(即，因不包括光子的能量核而为无质量的波)(图50中的(b)中所示)。同样，以50％概率产生透射光5010，并且同时感应地形成另一组正交mw 5012(图50中的(c)中所示)，其中，bs 5004已经与修改后的传递矩阵bt2相关联。
[0407]
作为mw包的典型表示，mw波函数可被表示为|ψmw,dc》＝|(ψmw,d,ψmw,c)》，其与|(ψc,ψd)》一起处于相位纠缠(例如，正交或共轭)模式。
[0408]
本发明揭示了，pbs(偏振分束器)可通过在光子mwe和相关联的正交偏振mw的pbs“形成”过程的同时遵守泡利不相容原理(pep)而适应类似的规则，例如，e.g.《ψc|ψmw,d》＝0。
[0409]
ae.具有与棒球的正交空气波类似的mwe的新光模型：
[0410]
针对经典振动球的bs：
[0411]
bt3表示具有mw生成函数的薄层分离器的半渗透传递矩阵，即，通过振动球的波函数和bs薄层的mwf性质之间的相互作用来感应地形成ψair。因此，如图51中的(a)中所示，当(左上角出现的)入射振动球5102撞击半渗透薄层5104时，由于入射球5102和半渗透薄层5104之间的相互作用，入射球5102可被反射(图51中的(b)中所示)，并且可形成透射波5106(图51中的(c)中所示)，其中，半渗透薄层5104具有半渗透传递矩阵bt3。
[0412]
在t1≈t1’的时刻，bt3在球撞击半渗透薄层5104的同时，立刻形成与反射振动球5102正交的透射波5106。
[0413]
af.新光模型-mwf bs是“无质量的”mw生成矩阵：
[0414]
本发明揭示了，如图52a和图52b中所示的，通过在入射光mwe和bs mwf张量之间的湮灭和形成来感应地形成共轭(即，正交)mw。感应mw是无质量(无能量)的，同时其初始空间扩展受bs mwf的空间分布和入射光子(mwe包)的波函数空间分布所约束。入射光子的mwe及其感应mw空间-时间分布在形成过程期间必须被重新归一化(normalized)，并且遵循泡利不相容原理彼此波函数为共轭。pbs(偏振bs)可适应类似规则，例如，《ψc,d|ψmw,dc》＝0，其中，通过入射光子mwe和感应共轭偏振mw波函数之间的共轭效应，|(ψ
gw,dc
)》＝|(ψ
gw,d
,ψ
gw,c
)》且|(ψc,d)》＝|(ψc,ψd)》。例如，如图52a、图52b中所示，当来自(a)方向的入射光5202在时刻t1撞击bs 5204时，反射光(mwe)5206出现在(c)方向上，并且沿着(d)方向感应地形成与入射光5205对应的共轭物质波(mw)5208。
[0415]
由此，为了更好地讲述“无质量的”wm生成bs矩阵背后的故事，几个bs矩阵操作如下：
[0416]
1)在一个示例中，bs两个端口的输入波函数是ψa,b，那么bs(即，bs矩阵)能够凭借与在bs输入端口处存在的真空无效(或空值)状态的bs混合(即，纠缠)相互作用来形成复合输出状态|ψc,d,ψmw,dc》。(例如，bs*|ψa,b,(空值)》＝|ψc,d,ψmw,dc》)。
[0417]
2)假定反射感应mw加上光mwe 5206波函数可总共用ψrx表示并且透射感应mw加
上光mwe 5208可总共用ψtx表示，那么它将1)成对mwe矢量波函数ψc,d＝(ψc,ψd)和2)成对mw矢量波函数(ψmw,d,ψmw,c)推导出另一格式以表示总复合输出状态(例如，复合输出状态＝|(ψrx,ψtx)》＝|(ψc,ψd)；(ψmw,d,ψmw,c)》，其中，本发明发现，《ψc,d|ψmw,dc》＝0(即，(ψc,d)和(ψmw,dc)遵循泡利不相容原理是正交或共轭状态)。
[0418]
3)类似地，输出端口处的感应mw波函数可以成对mw矢量波函数(例如，|ψmw,dc》＝|(ψmw,d,ψmw,c)》)来表示，其中，成对mw矢量|(ψmw,d,ψmw,c)》分别处于“时间或空间共轭“来连结到|(ψc,ψd)》光(mwe)输出状态”，例如，彼此可以是时间正交的或空间正交的状态。
[0419]
4)对于普通技术人员来说可意味着：如果反射光(mwe)5206ψrx＝|ψc》＝|1》，则透射物质波(mw)5208将是|ψmw,d》，并且|ψmw,d》＝|ψ
t
c》＝i
·
|ψc》。相反地，如果透射光(mwe)是ψtx，则ψtx＝|ψd》＝|1》且|ψmw,c》＝|ψ
t
d》＝i
·
|ψd》，其中，上标“t”表示给定矢量状态的“转置”运算。
[0420]
ag.bs的新qf理论-1,bs矩阵的新模型相对于旧模型：
[0421]
本发明发现，bs是用于形成入射mwe光子和感应mw的时间或空间相位匹配、共轭和/或正交对(即，双重)输出的奇妙隐密张量。两个输出的空间-时间相位关系将遵守泡利不相容(正交)原理，即，其波函数是彼此共轭和/或正交的。
[0422]
因此，本发明发现，可利用图53a至图53c和表7来很好地描述入射光和bs之间的关系。如图53a中所示，已经定义了与bs 5302对应的(a)、(b)、(c)和(d)方向。当入射光5304撞击bs 5302时，检测器d1检测反射光(mwe)5306，并且与反射光5306正交的无能量的(或无质量的)的物质波(mw)5308(即，不能点击检测器d2)以50％的概率出现在(d)方向上(图53b中示出的实验-a1)，并且检测器d2检测透射光(mwe)5310，并且与透射光5310正交的无能量的物质波(mw)5312(不能点击检测器d1)以另外50％的概率出现在(c)方向上(图53c中示出的实验-a2)。
[0423]
可通过bs 5302的分束器矩阵及其输入光(光子)矢量的简单矩阵乘法来产生图53d中示出的bs 5302的输出。
[0424]
在表7中示出与实验-a1和实验-a2对应代表性的评论。
[0425]
表7
[0426][0427]
[0428]
ah.bs的新qf理论(ii)-具有单个光子输入的mach-zender(m-z)干涉仪：
[0429]
如图54a、图54b和图54c中所示，光子5406进入bs 5402(a1)，利用mwe5408&mw 5410输入形成bs 5404，其中，所述mwe 5408&mw 5410的相位关系是ψb2＝|i》
mw
＝|1》
tmwe
＝(ψa2)
t
。
[0430]
移相器5418可对不同路径的相对相位来调整或改变。移相器5418可揭露相干mwe和mw波函数之间的聚束和反聚束(即，相长或相消)干涉效应。
[0431]
本发明发现，可利用图54a至图54c和图54d、图54e来很好地描述入射光和bs之间的关系。如图54a中所示，已经定义了与bs 5402对应的(a1)、(b1)、(c1)和(d1)方向和与bs 5404对应的(a2)、(b2)、(c2)和(d2)方向。当光子5406的mwe撞击bs 5402时，如果反射mwe 5408和与反射mwe 5408正交的无能量的物质波mw 5410分别出现在(c1)方向和(d1)方向上，则检测器d4由于输出端口(d2)和检测器d4处的相长干涉(constructive-interference)而检测到光子5412(即，mwe与无能量的mw物质波聚束)。由于在反射mwe 5408被反射镜5414反射以撞击bs 5404并且无能量的物质波5410被反射镜5416反射以碰撞bs 5404之后发生相消干涉，而导致将不存在光子mwe并且无能量的mw物质波将出现在输出端口(c2)方向上(图54b中示出的实验-b1)，其中，移相器5418具有相移φ度数0
°
。如以下的图54d中所示，本发明发现，可通过对分束器矩阵的每个分量(即，bs 5402、bs 5404、反射镜等)、输入光(光子)5406和bs 5402输出(即，光mwe 5408、mw 5410等)矢量一起进行简单的矩阵乘法来推导检测器d3和d4输出响应。
[0432]
可通过bs 5404的分束器矩阵和bs 5404输入矩阵来推导图54d中示出的bs 5404的输出。
[0433]
在以下的表8中示出与实验-b1对应的几个评论。
[0434]
表8
[0435][0436]
类似地，如果移相器5418使光子5406具有相移φ度数180
°
，则检测器d3由于相长干涉而检测到光子5420(即，mwe与无能量的mw物质波聚束)，并且在反射mwe 5408被反射镜5414反射以撞击bs 5404，无能量的物质波5410被反射镜5416反射以撞击bs 5404之后，两者在输出端口(d2)检测器d4处发生相消干涉，而导致没有光和无能量的物质波出现在(d2)
方向上(图54c中示出的实验-b2)。
[0437]
可通过bs 5404的分束器矩阵和与相移φ度数180
°
对应的的每个输入mwe和mw矢量，来生成图54e中示出的bs 5404的输出。如以下的图54e中所示，在相移φ度数180
°
的情况下，可通过对相移器5418的每个分量、分束器矩阵(即，bs 5402、bs 5404、反射镜等)、输入光(光子)5406和bs 5402输出(即，光mwe 5408、mw 5410等)矢量一起进行简单的矩阵乘法来推导導检测器d3和d4输出响应。
[0438]
在以下的表9中示出与实验-b2对应的几个评论。
[0439]
表9
[0440][0441][0442]
ai.两光子hom效应(i)-具有相同偏振的光子对的干涉
[0443]
分束器(bs)在两个光子进入其相干时间和/或相干长度的范围内的空间-时间位置的同时执行为“波函数混合器或纠缠器”神秘动作。另外，通过本发明的新光模型及其qft(量子场理论)来最佳说明逆hom效应(参考文献：jian-wei pan等人“experimental entanglement purification of arbitrary unknown states.”nature 423.6938(2003):417-422)。
[0444]
如图55a(对应于实验-c1)中所示，当光子5502|i》,5504|1》(具有相同空间偏振)的时间正交对从(a1)方向撞击bs1 5506(也就是说，光子5502、5504从单端撞击bs1 5506)时，反射光子5508、5510(分别对应于光子5502、5504)和无能量的感应物质波mw 5512、5514(分别对应于光子5502、5504)分别出现在(c1)方向和(d1)方向上。在反射镜5516、5518反射反射光子5508、5510和无能量的物质波mw 5512、5514以撞击bs2 5520之后，检测器d3检测到光子5522(即，光子5502或5504的mwe与感应无能量的mw物质波5512或5514聚束)并且检测器d4检测到光子5524(即，光子5502或5504的mwe与光子5502或5504的感应无能量的mw物质波聚束)，其中，光子5502|i》的时间相位与光子5524|-1》正交，并且实验-c1的每个bs的矩阵数学运算可参照图56来很好地说明。
[0445]
类似地，本发明揭示了，如图55b(对应于实验-c2)中所示，当时间同相的一对光子5526|1》、5528|1》(具有相同偏振)从(a1)方向撞击bs1 5506(也就是说，光子5502、5504从单端撞击bs1 5506)时，检测器d3检测到光子5530(即，光子5526或5528的mwe与光子5526或5528的无能量的mw物质波聚束)并且检测器d4检测到光子5532(即，光子5526或5528的mwe与光子5526或5528的无能量的mw物质波聚束)，其中，光子5530|i》的时间相位等同于光子
5532|i》，并且实验-c2的每个bs的矩阵数学运算可参照图56来很好地说明。
[0446]
另外，在表10中示出与实验-c1和实验-c2对应的整体概述。
[0447]
表10
[0448][0449]
aj.两光子hom效应(ii)-具有正交偏振的bpp光子输入
[0450]
本发明的新bs模型可更好地说明与反聚束逆hom效应相关联的那些实验(参考文献：m.medic、j.b.altepeter、m.a.hall、m.patel和p.kumar，―fiber-based,telecom-band source of degenerate entangled photons,optics letters,vol.35,no.6,march15,2010,pp.802
–
804，kumar等人)。
[0451]
实验-d1，当两个光子(具有h和v正交偏振)分别从(a1)方向和(b1)方向撞击bs时，50％状态是在检测器d3处聚束，在相对时间相移是0度的情况下，水平偏振光子点击d3x＝|1》。并且在相对时间相移是90度的情况下，垂直偏振光子点击d3y＝|i》。在检测器d3＝(d3x,d3y)处的聚束光子借助bs的量子混合效应而形成左旋圆偏振光波或光子对，其中，实验-d1的每个bs的矩阵数学运算可参照图57。类似地，本发明揭示了，另外50％状态是在检测器d4＝(d4x,d4y)处聚束，即在相对时间相移是90度的情况下，水平偏振光子点击d4x＝|i》，并且在相对时间相移是0度的情况下，垂直偏振光子点击d4y＝|1》。在检测器d4＝(d4x,d4y)＝(|i》,|1》)处的聚束光子对借助bs的量子混合效应而形成右旋圆偏振光波或光子对。
[0452]
如图58(对应于实验-d2)中所示，由于光子的mwe+mw干涉(叠加理论)抑制了bs输出节点处的聚束概率而导致形成反聚束光子，具有交换对称性的光子对驱使bs 1/2输出处的概率相等。如果光子5802、5804以相同偏振成对光子(例如，成对光子＝|h》a+|h》b)分别从(a1)方向和(b1)方向撞击bs 5806，则反聚束概率是100％，其中，实验-d2的每个bs的矩阵数学运算可参照图57。
[0453]
另外，在表11中示出与实验-d1和实验-d2对应的整体概述。
[0454]
表11
[0455][0456]
ak.逆hom效应-具有signac环中的光子对的bs
[0457]
如图59a中所示，当一对h/v空间正交光子(即，端口a处输入的光子5902和端口b处输入的光子5904)一起撞击50％:50％分束器5906时，本发明的新qft自证mwe和感应mw干涉(叠加理论)抑制了在输出端口a’和b’处看到两个分离的光子的概率，并且输出a’和b’包含1)两个光子5902、5904或2)如果忽略了这些光子的时间相移，则不含光子。
[0458]
如图59b中所示，在一对正交偏振光子进入sagnac环时，分束器5906执行作为“波函数混合器或纠缠器”的神秘动作。本发明发现了此逆hom实验背后的理论，首先允许两个光子5908、5910被输入它们的sagnac环的任一个端口(a或b)。然后，本发明的新qft自证了逆hom效应，mwe和感应mw干涉效应可使分束器5906的每个单独端口(a’和b’)形成一对单个光子，且输出光子之间具有一定的时间和/或空间相移来证实新qft。
[0459]
al.45
°
角的光子对的偏振分束器(pbs)干涉
[0460]
如图60中所示，如果具有正交偏振并且具有45
°
偏振的入射光子迎向pbs 6002，则偏振bs(pbs)6002可执行“波函数偏振混合器”的神秘动作。
[0461]
实验e1：一对输入光子是一个|45
°
h》(在(a)方向上)和另一个|45
°
v》(在(b)方向上)以撞击pbs 6002，本发明的新qft模型预测：50％输出状态是检测器d3＝|h》和检测器d4＝|v》处的反聚束状态，并且另外50％输出状态是检测器d3＝|ih》和检测器d4＝|iv》处的具有90度时移的反聚束，其中，实验-e1的pbs矩阵数学运算可参照图61。
[0462]
类似地，实验e9：一对输入光子是一个|45
°
h》(在a方向上)和另一个|45
°
h》(在(b)
方向上)以撞击pbs 6002，该新qft模型预测：其输出状态将是，两个光子在检测器d3＝|(1+i)*h》处的50％聚束，以及两个光子在检测器d4＝|(1+i)*v》处的另外50％聚束，其中，实验-e9的pbs矩阵数学运算可参照图61。
[0463]
另外，在以下的表12中示出实验-e1和实验-e9的整体概述。
[0464]
表12
[0465][0466][0467]
am.ken氏mz偏振波前-缝实验-它可证实光子路径信息吗？
[0468]
如图62中所示，另外，线偏振器6201相对于pbs 6203v(垂直)或h(水平)偏振方向取向45度放置。45度输入光子与pbs 6203一起可执行mwe分束器功能，該正交/共轭感应物质波(mw)发生器會遵循pep(泡利不相容原理)同一时刻來分别使得1)路径6202中的第二光子的mwe2＝|h》和路径6204中的感应垂直mw*，或2)路径6204中的第一光子的mwe1＝|v》和路径6202中的感应水平mw*。具有水平偏振第二光子的mwe2＝|h》和具有水平偏振第一光子的mw1＝|h》在路径6202处示出，并且具有垂直偏振第二光子的mw2和具有垂直偏振第一光子的mwe1在路径6204处示出。
[0469]
因此，遵循偏振器的马吕斯定律，在水平偏振第二光子的mwe2和水平偏振的第一光子的mw1穿过与相对于|h》或|v》方向偏振角度45
°
相关联的输出偏振器6206，并且在垂直偏振第二光子的mw2和垂直偏振第一光子的mwe1穿过输出偏振器6206之后，被偏振器6206投射第一光子的mwe1与被偏振器6206投射第一光子的相干感应mw1干涉。类似地，被偏振器6206投射第二光子的mwe2与被偏振器6206投射第二光子的相干感应mw2干涉，以相应地在屏幕6208上形成干涉(叠加理论)强度图案(即，《
⊙
|
⊙
*》或代表输出光子波函数的内积或强度)。
[0470]
an.针对spdc的新mwf模型(i)-用于相位匹配基本原理的波色子对生成(boson pair production)(bpp)理论：
[0471]
如图63中所示，当入射光子6302(例如，uv或蓝色光子由yang(+)6306和yin(-)
6308量子组成)透射通过玻色子对生成(bpp)非线性mwf材料6304(例如，kdp(磷酸二氢钾))、bbo(偏硼酸钡)或ppln(周期极化铌酸锂)晶体)时，非线性(即，bpp非线性mwf材料6304的神秘性质)将归属某％的概率来感应形成与光子6302的电荷yin(-)量子6308对应的yang(+)量子6316。在同一时刻，遵循泡利不相容原理，bpp非线性mwf材料6304将感应地形成与光子6302的反电荷yang(+)量子6306对应的yin(-)量子6318。由于bpp非线性mwf材料6304的电偶极子ep0、入射uv光子的mwe波函数和光子6302的电偶极子感应的yang(+)6306和yin(-)量子6308之间的微妙相互作用，可形成这些感应的yang(+)和yin(-)量子，其中，感应形成的yang(+)量子6316和电荷yin(-)量子6318与入射光子6302的yang(+)6306和yin(-)6308量子聚集在一起，会遵守物理学的广义守恒定律(例如，能量、动量和角动量)而立刻形成一对较低能量光子(即，成对的红色光子6310和6312)。成对的红色光子6310(即，包括6306、6318)和6312(即，包括6308、6316)也会遵循泡利不相容原理而在空间或时间上彼此正交(或共轭)。
[0472]
ao.针对spdc的新mwf模型(ii)-bpp和电荷量子限制(cqc)效应：
[0473]
如图64中所示，非线性晶体材料(spdc)材料可形成空间-时间中的非对称mwf和能量分束器函数(例如，非对称极化e/b场)。在没有外部e/b偏置的情况下，对于一定％的入射光子，非线性晶体材料的mwf分布微观地造成非对称的非零电偶极子极化e
p0
。
[0474]
通过在时间(类型-i)或空间(类型-ii)方面遵循泡利不相容原理，非线性晶体bpp材料在空间-时间内在受约束微小区域下的原子级结构内可执行能量分束器的动作。当入射的高能量光子6402(例如，uv光子)透射通过非线性晶体bpp材料时，非对称非零电偶极子极化e
p0
将形成几种不同类型的共轭或相位匹配的光子对(包括由于奇妙隐密玻色子的“电荷量子限制(cqc)”效应而导致的对于每个信号-光子和闲置-光子对的1)时间(类型-i)或2)空间h/v偏振(类型-ii))相关的相位匹配。
[0475]
另一方面，本发明揭示了，费米子stern-gerlach效应是qeo(克尔)效应的另一个类似效应。另外，在大型强子对撞机(lhc)事件期间形成胶子(gluon)(即，mwe包)聚束或者夸克喷注(quark jet)，这可以归因于与“夸克限制”和“粒子喷注”相关联的空间-时间中的多个非对称mwf分束器入射而产生的链式反应。
[0476]
熟知的是，所有粒子在存在非均匀或非对称e/b场的情况下表现出dep(介电泳)效应，其偏转力(f
dep
)强烈依赖于几种物理性质，包括(介质+粒子)的原子精细结构、偶极子极化的取向和e/b场的频率，例如，于dep偏转力(f
dep
)＝p1*grad(e
p0
)》0。
[0477]
ap.针对spdc的新mwf模型(iii)-bpp理论和相位匹配假定：
[0478]
然而，因为spdc光子具有大约ns至几百fs的小相干时间(比典型单光子检测器(例如，apd等)的时间分辨率短得多)，所以对于典型的spdc光子生成，时间定时重叠或相干是困难的。
[0479]
由于温度、mwf时间和空间非均匀效应，导致bpp源(例如，spdc等)通常是相干或部分相干的，其相干时间大约是ns～100fs范围。
[0480]
对于spdc类型i，在具有波长λ的蓝色或uv光子6502透射通过bpp非线性mwf材料6504时，生成两个红色光子6506、6508。如图65a中所示,|φ1》是随机偏振光子mwe并且|φ2》＝e
iδ*
|φ1》表征为具有相同偏振，但以δ＝+/-π/2在时间上相位匹配(或时间相移)。对于spdc类型ii，如图65b中所示，迷糊的圆公开了spdc源的空间或时间抖动(即，部分去相干)。
对于那些非退化光子对(non-degenerated photon pair)，第一红色圈6512和第二红色圈6514的空间相位是匹配的，即，一对光子拥有其本身确定的h/v偏振状态，并且如果第一红色圈的光子是h偏振，则第二红色圈将是v偏振等。对于那些退化光子对(例如，从第一红色圈和第二红色圈的两个交叉点发射出的两个光子)，这对光子将与未知角度但确定的h/v匹配状态相关联。另外，如图65b中所示，它可用|ψ1》＝h1或v1来表示，其中，h1＝(cos(ωt+α),0)和v1＝(0,sin(ωt+α))具有随机时间相位偏移α，|ψ2》＝+/-r
90
*|ψ1》与|ψ1》是+/-π/2空间相位匹配。另外，在表13中示出类型i的整体概述。
[0481]
表13
[0482][0483]
aq.新spdc类型-i模型-针对相位匹配效应bpp实验结果：
[0484]
类型i相位匹配：由于时间上遵循bpp和泡利不相容原理(pep)，spdc光子(信号和闲置)应当具有时间正交(π/2)或共轭相位匹配，具有相同但随机的空间偏振状态。通过在时间上遵守pep，spdc类型i成对光子形成的时间相位与成对电荷量子限制(即，cqc)效应的新理论相关联，在spdc bpp形成过程期间须遵循pep要求，故它们的量子状态必须在时间上被重新归一化。
[0485]
本发明发现，诸如kdp等spdc类型i材料扮演着具有两个输入(a&b)和两个输出(c&d)相关联的能量分离器或分束器的作用。实验-g1证明了，ψc＝|1》+ψd＝|i》在时间上共轭相位匹配的输出状态，是针对kdp e+o射线spdc类型i能量分离器中可被允許的输出状态。由于违反了动量守恒，导致不允许ψc＝|2》或ψd＝|2i》的聚束状态，其中，实验-g1的能量(光子mwe包)bs矩阵数学运算可参照图66a和图66b。在泵浦光子进入非线性光学材料(例如，kdp等)并且与其相互作用时，泵浦光子扮演两个相位匹配(即，时间和空间成对)等效之单输入光子的作用。另外，在表14中示出实验-g1的整体概况。
[0486]
表14
[0487][0488]
ar.新spdc类型-ii模型-针对相位匹配效应的bpp实验结果：
[0489]
类型ii相位匹配：由于在空间上遵循bpp和泡利(空间)不相容原理(pep)，如图67a和图67b中所示，泵浦uv光子(即，等同于两个纠缠的相同红色光子6702、6704)撞击非线偏振bs材料6706(例如，bbo等)，spdc信号6708和闲置6710具有共轭偏振(图67a、图67b中所示)，但具有未知但确定的时间相位。它们(即，cqc量子)在光子对的湮灭和重新形成过程期间须遵循pep要求，故它们的空间量子状态必须被重新归一化(正交和共轭)。另外，在表15中还示出类型ii的整体概述。
[0490]
实验-g2：允许的反聚束状态(包括ψc＝|h》+ψd＝|v》或ψc＝|ih》+ψd＝|iv》等)是bbo spdc类型ii光子形成过程可能的输出状态。由于违反了动量守恒，导致不允许ψc＝|2h》或ψd＝|2iv》的聚束。典型spdc光子对处于非退化状态，其中，在两个光子发射圆圈的交叉点位置处，对于非退化spdc光子对而言，空间偏振在固定方向上，但是对于退化spdc光子对而言，空间偏振在随机的但空间匹配的(即，hv匹配或共轭的)方向上，如图65b中所示。
[0491]
另外，在表15中示出实验-g2的整体概况。
[0492]
表15
[0493][0494]
as.epr对的贝尔态的实验证明(i)-可由马吕斯定律很好地预测(参考文献：c.h.thompson,“the tangled methods of quantum entanglement experiments.”accountability in research 6.4(1999):311-332):
[0495]
利用时变方法之激光激发光源进行的epr实验(参考文献：a.aspect等人，“experimental test of bell's inequalities using time-varying analyzers.”phy.rev.letter 49.25(1982)):
[0496]
qm现有技术理论预测的单重态：对于相位匹配和交换对称光子对而言，|ψ12》＝|
hh》+/-|vv》。实验上如果允许用自由心证去减除或抵消偶发计数器之重合事件，重合数器曲线之可视性是～100％。实际上现有技术的原始实验数据(*1)与～50％可视性关联，不仅可以满足贝尔不等式并且遵守epr理论之预测。epr定域实在性仅仅使用经典的“马吕斯+叠加定律”便能很好地预测了相同的～50％可视性。例如，第一臂epr光子具有|φ1》＝h或v或随机偏振，然后第二臂epr光子将具有|φ2》＝e
iδ
*|φ1》，其中，光子对在时间上是相位匹配的(正交或共轭)，在时间上其中因子δ＝+/-π/2(90度)相移。
[0497]
定域实在性理论假定1)观察到单重态间的关联性乃出自粒子源处已经获取或给定的一般共享性质，2)观察者的检测事件独立于在形成粒子对时的粒子给定状态，3)统计上，现有技术测试数据相对于马吕斯定律的小p值(≤0.05)的强有利证据，指示出反对空值(qm)假设(如图68a、图68b中所示)，所以将可以驳回qm的神秘模型并且确定它并不真实。
[0498]
at.epr对的贝尔态的实验证明(ii)-可通过马吕斯定律很好地预测：
[0499]
另一种现有技术测试的bbo夹在spdc类型i实验的源之间(参考文献：kwiat,paul g.等人“ultrabright source of polarization-entangled photons.”physical review a60.2(1999)):r773):
[0500]
现有技术qm预测的单重态：|ψ12》＝|hh》+/-|vv》可与～100％可视性重合曲线相关联，如图69a、图69b中所示。
[0501]
本发明发现，epr定域实在性的成对光子状态使用经典的“马吕斯+叠加定律”来预测相同的～100％可视性(如图69b中所示)。
[0502]
本发明发现，在一种情况下，epr第一臂光子的波函数与|φ1》＝|h1》相关联，并且epr第二臂光子的波函数将是|φ2》＝e
iδ
*|φ1》＝e
iδ
*|h1》并且具有δ＝+/-π/2的时间相位匹配。在另一种情况下，epr第一臂光子的波函数与|φ1》＝|v1》相关联，并且epr第二臂光子的波函数将是|φ2》＝e
iδ
*|φ1》＝e
iδ
*|v1》并且具有时间相位匹配因子δ＝+/-π/2。
[0503]
显而易见，本发明证实了，实际上不需要科学家用qm的神秘“纠缠理论”或“隐变量”来解释可视性％，所述可视性％可通过具有这种经典并公知理论的定域实在性的马吕斯定律完全理解和推导出(参考文献：c.h.thompson,“the tangled methods of quantum entanglement experiments.”accountability in research 6.4(1999))。
[0504]
au.经典4力理论的形式主义
‑‑
经典em和qm力模型：
[0505]
如现有技术所述，虽然麦克斯韦方程和经典em理论成功说明了em波、光和其他物理学现象的各种应用，但对于许多其他情况来说，它们事实上是不精确的而已知仅为近似。
[0506]
在一些情况下，它们可能显著地不准确或甚至预测是错误的。对于世界中的各种物理现象，将麦克斯韦方程用于预测它们是不可能的，包括但不限于在强场或极短距离的情况下(例如，微小空间和短距情形下的真空极化)；如同其他粒子，例如个体光子的情况(诸如，光电效应、普朗克定律、单光子光检测器或衍射等)；并且如果麦克斯韦方程为恒真，则将更难以说明，因为麦克斯韦方程没有涉及关于光量子或spdc光子“粒子”相位匹配效应和更多其他性质的说明。
[0507]
在所有情况下，对于大多数粒子em行为的精确预测，麦克斯韦方程必须被试验为主的qed替换。另外，经典em和qm力模型的概述性质可参照表16。
[0508]
表16
[0509][0510]
av.新精简大统一理论(gut)和统一物质波和强相互作用的假定
[0511]
在大多数情况下，已得知可由qed(量子电动力学)连同很多配合参数进行很好的预测，本发明揭示了精简大统一理论(gui)连同其简单假定。精简gut统一了物质波和强相互作用，并可用以实现和符合qm概率“波动力学”连同“粒子物理学”的二象性的精义。
[0512]
本发明发现，对于各种现象来说最显著可用的是以下各种：1)不能通过经典em理论来预测者或2)可由qed理论连同复杂拟合参数一起来预测者，包括：在强场或极短距离下(例如，在微小的受挤压真空中、原子级或太极(例如，宇宙)极化效应)；涉及个体光子(如同其他基本粒子)的任何情况，诸如，光电效应、普朗克定律、单光子光检测器、粒子衍射或干涉、分束器、能量包分离器和康普顿效应等；以及涉及诸如bbp spdc光子对相位匹配的玻色子粒子或lhc高能物理条件中的成对生成的费米子粒子的任何相互作用和增殖情况。另外，新精简大统一理论(gut)的概述性质可参照表17。随着人类文明发展的进程，新精简gut将最终在未来某一天被某些人用实验来证实。
[0513]
表17
[0514]
[0515][0516]
aw.用于统一引力和强相互作用的新精简gut相对于经典麦克斯韦方程：
[0517]
精简gut理论指示“能量(质量等效能量)”是与麦克斯韦尔方程组关联的“电荷”的对偶，其中，e表示空间“能量密度”，它与麦克斯韦尔方程中的电荷密度ρ匹配，je表示“能量卷曲密度”，它与麦克斯韦尔方程中的电流卷曲密度j匹配，g是从“质量密度m”和空间-时间变化能量形式之间的相互作用唤醒的物质波(引力)场，并且w是从与时间变化g标量势相互作用的“能量密度j
e”激起的感应矢量场。
[0518]
本发明创建的理论是，薛定谔波和狄拉克波(旋子)方程可以是空间-时间(即，宇宙)中的物质波的行进或受限制的张量解式，以满足新精简gut和其最基础方程。新精简gut证实了质量和能量之间的关系，并且它广义上预测了由einstein用公式表示的相对论质能等价原理(e＝mc^2)，该原理阐述了质量具有等效能量配对物，反之亦然。另外，在新精简gut和经典麦克斯韦尔方程之间的概述性质及其数学关系可参照表18。
[0519]
表18
[0520][0521][0522]
ax.总结和前景-上帝是微妙的，但是使物质简单而经典(god is subtle,but plays matter simple and classical)：
[0523]
借鉴古代人类文明的智慧，本发明敢于大胆的揭开了新精简gut领域的新篇章，新
精简gut可将“四个”基本力(*1)统一成“两个”力(即，电弱(electro-weak)和引力强(gravita-strong))连同一套新改进的物理学守恒定律。改进后的物理学广义守恒定律可被描述为如定律#1～6以下陈述所示。
[0524]
整体来说，在所有闭合物理系统或多主体粒子相互作用中，能量/质量、线性动量、角动量和电荷在“宏观上或微观上”都是相对论守恒的。
[0525]
定律#1)所有基本粒子都遵循定域实在性理论，并且如果它相对于观察者处于静止状态(未运动)，并拥有经典量化的角动量。
[0526]
定律#2)如果基本粒子相对于观察者处于运动状态，则所有基本粒子都拥有经典量化的线性和角动量。
[0527]
定律#3)相对论能量/质量的守恒：相对论能量/质量的总和，包括其他所有形式的标量场或矢量场势(例如，e、b、g、w场势)是守恒的。
[0528]
定律#4)线性动量的守恒：在没有外部力的情况下，相对论线性动量守恒。
[0529]
定律#5)角动量的守恒：在没有外部转矩的情况下，相对论角动量守恒。
[0530]
定律#6)电荷的守恒：电荷被量化并且守恒。
[0531]
作为将用于控制核衰变率(例如，中子衰变成质子)的新颖实施方式，本发明从理论上并且通过实验教导人(本领域中的技术人员)如何通过改变特定中子束的标量或矢量场势能，使得在空值或弱外部场的状况下，该中子束可以比其他中子束衰变更慢(例如，在诸如电场、磁场、引力场或w场的外部场下具有较长寿命)，来控制中子寿命。希望这可以有助于更有效且高效地控制核动力反应堆，并且可以有助于人们未来更绿色的生活环境。
[0532]
在神秘自然的庇佑下，人们可执行中子衰变实验并且在某种自由空间(例如，表现出弱、零值或无e/m场环境)下得到其寿命lt-1，将不需要考虑相对论势场能量效应。另一方面，另一个中子衰变测试在其衰变环境连同中子移动的路径中涉及高e/m场或引力场时，确实得到较长的寿命lt-2。基于相对论理论的预测，“相对论势场潜能”应将时间膨胀效应(time dilation effect)引入这些测试期间遇到e/m场的那些中子中。另外，鉴于本发明伟大杰出的教导和时间膨胀效应，可预测到，精密时钟(例如，超精密原子钟)在浸没在拥有较高引力或物质波w场的位置或环境中时，其的标准时间间隔将放慢一定量。
[0533]
已知qed可通过产生纠缠本征态(即，多重态)来说明"正电子素"对湮没(positronium pair annihilation)和光子对产生相互作用(e
+
+e
‑→
2γ)；本发明揭示了，正电子素和光子对产生(ppp)相互作用的最著名湮灭背后的新理论。(参考文献：the feynman lectures,vol iii,page 18-5)。如同在宇宙的定域实在论空间-时间中的双星系统，如表19中所示，新精简gut理论指示“正电子素的原子”由在轨道上运行并且彼此自旋的电子和正电子组成，所述电子和正电子拥有“经典-量化”成对自旋角动量和成对轨道角动量，其中，成对自旋和轨道角动量是量化的并且遵守物理学的所有经典守恒定律。如同氢原子(除了正电子取代了质子之外)，正电子素是e+(正电子)和d-(电子)彼此的旋转和束缚态。
[0534]
湮灭过程和光子对产生相互作用包括：1)正电子是电子的反粒子；它们可在非常短的时间段内彼此湮灭，2)遵循宏观和微观物理学的所有种类的守恒定律，两个成对反粒子-粒子完全消失并且将它们的总能量(例如，静止质量和动能/势能)转换(变换)成在相反方向上移动的两个γ射线(光子)。
[0535]
正电子素湮灭寿命大约是10^(-10)秒，之后就会由相互作用分解成两个γ射线，。如果向上行进的光子是rhc(如图70a、图70b和表19、图20a和图20b中所示，其中，图70a对应于旧qm理论，并且图70b对应于新gut理论)，则只有向下行进的光子相比之下是lhc，经典总角动量才可守恒(即，新精简gut理论预测角动量守恒的经典定律要求给定e
+
+e-→
γ
rhc
+γ
lhc
)。每个光子将携带相对于其原始角动量方向(z)的原始总角动量(a)的1/2单位，这意味着每个光子将围绕z轴自旋或旋转。与qed(旧qm理论)相反，新精简gut理论预测总角动量将在分解将与之前一样之后保留相同量“a”(即，它是非零的并且给定量)。此外，本发明发现，正电子素湮灭相互作用在所有方向上都是宇称对称的，这意味着，对于右手坐标系统与镜像的左手坐标系来说，湮灭行为和γ射线ppp结果将一如既往是相同的。
[0536]
表19
[0537][0538]
表20
[0539][0540]
另外，在另一种粒子物理学中，本发明揭示了，为何中子衰变理论会违反宇称守恒(即，中子衰变的已知宇称非对称效果)的理论。几篇现有技术文章通过实验观察到，中子衰变会优先地在中子极化的相反方向(对准外部b场的核自旋方向)上发射beta粒子(即，极化发射)，这指示可能违反宇称守恒定律，即，beta射线衰变速率(或截面)在宇称操作下改变而使大家随后认识到宇称不守恒现象。
[0541]
虽然在b场中，中子-中子相互作用(即，w-玻色子和核总角动量jn的强相互作用)将获得核内部的beta衰变，beta粒子生成速率(g)由于强相互作用是宇称守恒的。相反，beta射线在核的非对称e/b场的力(例如，f＝q(e+v x b))的作用下分散出和/或复合回来，这使得pe(电子动量)x bp(质子的b场)的复合(r)相互作用是奇宇称(非对称)状态：
[0542]
为了遵循广义守恒定律，本发明揭示了：在与外部b场平行和反平行移动的beta粒子上其螺旋性为相反的，以使得系统之总角动量在中子的beta衰变过程期间守恒。
[0543]
净beta粒子发射速率(即，g-r)不遵循宇称守恒，这是由于右手状态和左手状态在beta衰变的整个过程中处于不同宇称环境所致。
[0544]
如图71a、图71b中所示，通过虚线使beta粒子净发射速率(g-r)镜像之后，它们的微观qm状态不处于对称(偶)宇称环境。在反b场方向上移动的状态下，beta粒子将自动受b场约束，并且优选地与b场(即，反中子自旋极化方向)反平行移动。在沿着b场方向移动的状态下，beta粒子被围绕质子的b场的em相互作用偏离并且更喜欢往偏离b场方向移动，或者将甚至折回并且沿着b场方向降低净发射速率(g-r)并与核子复合。
[0545]
如图71a、图71b中所示，在镜像电子对穿过虚线的同时，它们的环境状态相对于b或w场将不处于对称(偶)宇称状态。空间-时间上的宇称非对称效应阐明了中子衰变的新模型，以及中子衰变可以违反宇称守恒背后的故事。
[0546]
如图72a、图72b中所示，类似于三-恒星(三星)系统，中子和质子拥有经典量化角动量并且包括3个无质量的部分反电荷或电荷量子连同3个旋转夸克的“能量或反能量缕
线”，其中，夸克的结合力局部与核的此微小空间-时间内的其引力强(即，mw张量)相关联。
[0547]
类似于物理三星系统中，每个夸克在围绕该系统的质量中心的轨道上运行。通常，夸克中的两个形成子闭合二元系统(sub-closed binary system)，并且第三个夸克在与二元轨道的距离大为不同的距离处围绕该对夸克的轨道上运行。该核的夸克组被称为分层式三夸克系统。原因是，如果该核夸克的内部轨道和外部轨道在尺寸上是相当的，则三夸克系统会变成动态不稳定的，而导致在核子内部的引力强mw场相互作用的环境下夸克从系统被逐出或者违反物理学的广义守恒定律。
[0548]
在本发明的另一个方面，广义相对论(也称为广义理论相对论或gtr)是albert einstein在1915年公开的引力的几何理论和现代物理学中的引力宇宙学的基本原理。另外，宇宙引力的gtr和牛顿定律是本发明的新精简gut的自然结果，本发明揭示并且提供了作为静态质量/能量(例如，费米子)和运动质量/能量(例如，玻色子或光)二者的几何性质的引力的统一描述。
[0549]
特别地，空间-时间的曲率将与所有形式势场能量以及存在的任何物质(例如，费米子)和辐射(例如，玻色子或光)相对动量直接相关。可通过以上本发明教导的新精简gut引力强场方程、亲切友好偏微分方程组来指明该关系。将能够通过此精简gut来证实的早期科学理论的示例；包括引力和e/m势场感应时间膨胀、引力和e/m势场感应能量/质量引力透镜效应、引力和e/m势场感应光的红移以及引力和e/m势场感应时间延迟等。
[0550]
过去在多个观察和实验中已经确认了精简gut的预测，它是与多个实验数据一致的最简单理论。虽然其他未解答的问题仍然存在，但物理学的新精简gut定律将能统合最基本的理论和物质一致，以产生量子场理论的完整且能自说明理论。例如，光通过重力势能场的弯曲可导致引力透镜现象，在该现象中，在天空中可见同一远方天文物体的多幅图像。另外，在本发明的以下实施方式中，新精简gut还教导了引力波(即，物质波)的存在，在日常生活中早就已经可直接观察到引力波。另外，精简gut也是一直膨胀或将坍塌的宇宙模型的宇宙基础。
[0551]
在数百种已知粒子之中，与“无质量”电荷(yang，+)和反电荷(yin，-)量子耦合的"质量当量能量"是构成包括玻色子和费米子的大部分基本粒子中的最基本粒子。本发明已经证实了力的新机制，该新机制有助于人类文明并且理解宏伟(宇宙)和亚原子(粒子)级二者中的基本力的起源。本发明已建立几种独创的实在性实验方法，这些方法使我们能够揭示由玻色子或费米子组成的每个个体量子系统的微妙相互作用。本发明发现了bpp和fpp的机制，所述机制严格遵循与亚原子物理学(诸如，spdc和lhc等)相关联的时间或空间中的泡利不相容原理。最后，如一直以来一样超出本发明范畴，將有更多自然母性之力量在不久的将来将被人类所理解。
[0552]
另外，4力模型之间的关系可参照表21。
[0553]
表21
[0554][0555]
参考文献：(*1)“standard model of particles and interactions”.contemporary physics education project.2000.retrieved 2january 2017.
[0556]
ay.电子和正电子的新模型-敢于进行惊人的假设
[0557]
本发明揭示了针对电子的新模型，如在下文中在图73a、图73b、图74a、图74b和图75中所示的。
[0558]
太极在字面上：与无极(无终极)形成对照，“太极”是未区分的绝对态，它和无穷大势能的“至高无上”单一完全(oneness)状态的中国宇宙学术语相互呼应，它是宇宙创造二象性、yin(-)和yang(+)之来源。
[0559]
如图73a中所示，电子包括成对的yin(-)反电荷量子和与有限大小和局部凝聚物质(或引力)波(mw)相关联的能量等效质量(me)包的单个旋转缕线，其中，电子的波函数(本征态)解式在宇宙中(即，在空间-时间中)具有稳定的寿命。
[0560]
如图73b中所示，正电子包括成对的yang(+)电荷量子和与有限大小和局部凝聚物质(或引力)波(mw)相关联的反能量等效质量(me+)包的单个旋转缕线，其中，正电子的波函数(本征态)解式在宇宙中(即，在空间-时间中)具有稳定的寿命。
[0561]
在真空中形成费米子对产生(fpp)时，电子和正电子对可借助空间-时间中其mw张量波函数的波前(相位速率)以光速来立刻看到太阳系和可能整个宇宙。
[0562]
质量等效+/-能量(em)的“单缕线”表示与凝聚无质量的反电荷或电荷量子纠缠的真空的“+/-能量(质量)极化态”，以形成分别与有限空间-时间定域相关联的电子或正电子的结构(即，电子和正电子并不是点状基本粒子)。
[0563]
在形成电子(正电子)时，其mwe包在真空中以典型em波的速度(即，“c”)传播。电子
(正电子)能量+em(-em)揭示了宏观空间中的其粒子状或弹道质量行为(例如，阴影、冲击或压力行为、光电效应等)。
[0564]
另外，在空间-时间中的电子或正电子mw波函数可以传递并表达其波动的行为(例如，反射、透射、干涉、折射、衍射或磁性自旋极化/量化等)。
[0565]
类似地，如图74a示出费米子粒子(例如，电子)且图74b示出反费米子粒子(例如，正电子)所示，当在真空中形成一对“费米子”时，每个反费米子和费米子中，包括了凝聚态无质量的反电荷或电荷量子以及“能量或反能量缕线”的单个旋转缕线，其“能量或反能量缕线”的单个旋转缕线与有限空间-时间中的mw张量波函数相关联。
[0566]
另外，如图75中所示，当电子7502(自旋＝+1/2)撞击正电子7504(自旋＝-1/2)时，电子-正电子对可被湮灭并且通过遵守必要的守恒定律(例如，能量、动量等守恒定律)将有一定的概率会产生光子(或光子对)7506(自旋＝0)。
[0567]
在与其他粒子相互作用时，质量的旋转缕线承载有限和相对论性质(或本征态)并且遵守经典量化能量和动量守恒定律，包括：
[0568]
1)动量：线性动量、自轨道运行(进动)角动量、自旋角动量和总动量。
[0569]
2)相对论动能和静止质量能量
[0570]
3)电磁e/b标量势能和矢量势能。
[0571]
4)新发现的引力强相互作用之g/w标量势能和矢量势能。
[0572]
5)借助与多体系统相关联的o(e/b、g/w等)进行的二阶相互作用(力或势能)，其中，o(e/b、g/w等)意指等于或超过二阶等的可忽略项式。
[0573]
如表22中所示，与移动费米子和玻色子质量等效能量+/-em相关联的“空间-时间中的mw/gw方程”组通过精巧连接的(articulate)“mw/gw和能量(mwe)”包来协调统合两个观点，如表22中所示，其中，(w＝curl(x)以及)。
[0574]
表22
[0575][0576]
az.自由空间中的中子和质子稳定态(stationary-state)的稳定态新模型：
[0577]
另外，如图76中所示，本发明揭示了类似于三恒星系统，中子和质子新模型包括三个无质量分数的反电荷或电荷量子连同“能量或反能量缕线”的三个旋转缕线的群组，其中，“能量或反能量缕线”的旋转缕线与有限空间-时间中的其本身引力强相互作用之mw张量波函数的驻波解式相关联。
[0578]
如图77a中所示，中子由两个d夸克(每个d夸克的自旋和电荷分别等于+1/2和-1/3)和一个u夸克(u夸克的自旋和电荷分别等于-1/2和+2/3)构成，所以中子的总自旋和电荷分别等于1/2和0。另外，如图77b中所示，质子由两个u夸克和一个d夸克构成，所以质子的总
自旋和电荷分别等于-1/2和1。
[0579]
在与其他粒子相互作用时，能量的旋转缕线承载有限和相对论性质(或本征态)并且遵守“经典量化”能量和动量守恒定律，包括：
[0580]
1)动量：线性动量、自轨道运行(进动)角动量、自旋角动量和总动量。
[0581]
2)相对论动能和静止质量能量
[0582]
3)电磁e/b标量势能和矢量势能。
[0583]
4)新发现的引力强相互作用之g/w标量势能和矢量势能。
[0584]
5)借助与多体系统相关联的o(e/b、g/w等)进行的二阶相互作用(力或势能势能)，其中，o(e/b、g/w等)意指等于或超过二阶等的可忽略项式。
[0585]
ba.自由空间中的电子自旋的新模型-关于stern-gerlach原子自旋量化的更多故事：
[0586]
在1922年开发出包括原子源7802的烤炉的stern-gerlach设备，原子束被准直仪7804准直并且被发送到两个非对称磁体(即，非均匀s和n磁体)之间，其中，原子束具有随机自旋，s和n磁体可形成非均匀磁场(b)，并且可通过由非均匀磁场(b)生成的磁极化来重新排列原子束的自旋。由于偏转力fd＝μs·
▽
(bz)来相关联，非齐次或非均匀磁场(b)与自旋量μs和z轴上的磁场梯度bz可成比例地使原子轨迹弯曲。如图78中所示，可用本领域的普通技术人员熟知的公式来计算或推导屏幕(或检测器)7806上的偏移距离z，由此为了简便起见故省略对其的进一步描述。
[0587]
如图78中所示，原子束的粒子自旋具有经典量化，其中，入射原子束具有随机磁自旋方向，并且粒子自旋呈离散量分布，一半的(对应于自旋＝1/2)向上偏转，另一半(对应于自旋＝-1/2)向下偏转，证实“空间或自旋量化”的存在。
[0588]
对于本领域的普通技术人员来说，电子(质子)的新模型可很好地自说明其自旋的量化，应可优于现今的大部分已知qm理论或模型。另外，该新模型在解决量子自旋状态(或自旋本征值)测量的历史问题上也同时将散发一些亮点。
[0589]
如图79中所示，具有随机自旋和高相对论动能的入射电子7902(或费米子等)朝向非均匀或部分均匀磁场(b)和磁场(b)后方的屏幕(或检测器)7904移动。在电子7902在非均匀或部分均匀磁场(b)的空间区域内行进时，当一些电子于释放朝向屏幕7904的下部移动的对应光子7906时，这些电子立刻变为自旋向上状态。另一方面，对于变为自旋向下状态的那些电子，它们将很少朝向屏幕7904释放伴随之光子。
[0590]
本发明发现了在b场镜面反射坐标下的宇称非对称(或违反)的新模型。
[0591]
来自入射电子7902的输出电子如果它的自旋向上時，则其由非均匀或部分均匀磁场(b)内行进或逸出来时将会与水平自旋输入状态的输入总能量ein相关联，其输出状态将具有与相对较低b场势能的qm本征态能量eout(即，eout
–
ein《0)。通过遵循能量守恒定律，在使其磁矩旋转与外部b场平行时；例如，于其自旋方向从水平自旋输入状态(较高能量)转换成自旋向上输出状态(较低状态)之瞬间，将可通过光子衰变(即，发射或产生等)相互作用来释放入射电子7902的过量势能。另外，此光子发射应朝向屏幕对侧的方向来遵守相对论线性和角动量的动量守恒。
[0592]
来自入射电子7902的输出电子如果它的自旋向下时，则其由非均匀或部分均匀磁场(b)内行进或逸出来时将会与水平自旋输入状态的输入总能量ein相关联，其将具有与相
对较高b场势能的qm本征态能量eout(即，eout
–
ein》0)。通过遵守能量守恒定律，由于磁矩与外部b场反平行故其动能将减小一些，而来中和任何种类的相对论势能的增加量(例如，b场中反平行的磁矩势能或所有种类的其他标量势能/矢量势能等)。
[0593]
因此，如图79中所示，在电子处于非均匀或部分均匀磁场(b)时，自旋向上和自旋向下电子名符其实上是一对彼此镜像的粒子。显而易见，上述电子的镜像对违反宇称守恒定律，即，这些电子在物理世界或外部b场下衰变或相互作用的模式是不同的，尽管宇称守恒定律要求，在外部物理世界中下它们(例如，右手坐标系与左手坐标系)衰变或相互作用的模式在外部b场镜面反射下应该是相同模式的。
[0594]
在一对镜像粒子(例如，电子)的移动速度接近光速c时，为了计算相关物理能量(或本征)态，应当包括相对论项次β(＝v/c)，例如，针对每种物理性质的相对论项次，这些性质包括速率(v)、质量/能量(m/e)、有限旋转惯性(i)、线性动量(p)、量化角动量(l)和磁矩(μ)等。对于考虑普通技术人员而言，事实上本发明可自说明所述一对电子(即，右手坐标系相对于左手坐标系)为什么可违反熟知的宇称对称或宇称守恒定律。
[0595]
bb.自由空间中的费米子电子线性运动的新模型：
[0596]
如图80a中所示，当电子8002以高动能在自由空间中移动时，在图80a(2d平面图)中分别示出了电e场线8004和e场的等势圆8006。另外，如图80b中所示，当电子8002以高动能在自由空间中移动时，在图80b(2d平面图)中分别示出了引力g场线8008和g场的等势圆8010。
[0597]
如图81a中所示，通过遵守本发明的精简gut，当电子8102在自由空间中移动时，在图81a、图81b(3d平面图)中分别示出电子8102的磁b场圆形线8104和电子8102的mw w场圆形线。本发明证实了，如果所有基本粒子(例如，电子等)相对于外部世界的观察者处于运动状态，则它们皆会拥有经典量化的线性动量和角动量。
[0598]
bc.电子双缝(eds)的新模型证实了费米子的mw和mwe二象性之性质：
[0599]
如图82中所示，在电子源8204发射多个单电子8202之后，eds实验揭露了，电子8202的mwe包8206只会穿过两个缝1、2中的一个缝(例如，分别地，电子8202的mwe包8206穿过缝1并且电子8202的相干或部分相干mw波前分割8208将穿过另一个缝(即，缝2))。
[0600]
电子的干涉图案源自于在两个缝1、2的相干长度或时间内的近场位置，其中，多个单电子最后的的电子干涉图案由检测器8210来检测并且在远场的屏幕8212中示出，实际上在远场处屏幕位置相对于电子干涉而言已无法产生进一步的相互作用。远场mw衍射图案将仅会遵循近场衍射图案在空间-时间上的演进来发展。鉴于本发明的教导，对于普通技术人员来说，已证实可借助eds新理论来合理地反驳薛定谔的猫、惠勒延迟决策(wheeler’s delayed decision)和量子擦除等理论。揭露了通过遵守惠更斯-菲涅耳原理，即可以出现电子的干涉图案，并且通过其干涉长度内的近场路径来很好地定义完整之干涉图案：
[0601]
1)波前分割：eds允许电子mwe包将mw波前在空间上分割形成为两个单独的波前分割，这两个单独的波前分割后来可以被组合，以通过遵守惠更斯-菲涅耳原理在屏幕上形成干涉图案。
[0602]
2)振幅分割或相位分割：michelson或mach
–
zehnder干涉仪可通过遵循能量守恒、动量守恒定律和泡利不相容原理，借助50％-50％电子分束器将入射mwe波前分割成两个单独的相干副本(即，入射电子的mwe波前及其感应mw波前)。
[0603]
bd.卢瑟福散射的新模型证实了物质的mw和mwe相互作用性质：
[0604]
alpha粒子(自旋0)核散射效应的新mw(即，gw)模型：
[0605]
如图83中所示，在带电粒子撞击目标核子(例如，金箔等)时，经典em场(或力)引起粒子散射(卢瑟福散射)，本发明的新元素是空间-时间中的基本粒子物体(例如，入射的带电粒子和目标核子)之间的“短距离和强相互作用”本质的mw场视图。
[0606]
由于入射粒子(例如，费米子或玻色子)的mwe波函数与引力强mw场强烈相互作用，所以入射粒子的mwe波函数8302在它遇到目标8304(例如，金箔、核子等)的mw场时被透射、反射、折射、衍射或散射等。
[0607]
此散射相互作用的响应取决于目标8304的组分、入射粒子8306的入射路径和mw波长等。通过mw和mwf弹性相互作用；例如，在本发明公开的原子级或甚至宏观级的与所有种类的标量势或矢量势相关联的，目标8304的mw场张量和入射粒子8306的入射粒子mwe之间的折射或衍射效应，可以来传递表达新引力强相互作用和散射效应。
[0608]
be.可通过假设矢量势来说明aharonov
–
bohm qm效应：
[0609]
如图84中所示，现有技术公开的aharonov
–
bohm效应(也被称为ab效应)是以下的qm现象：其中，相干或部分相干电子源8402生成的带电粒子受电磁势(v,a)影响，尽管带电粒子的移动路径被限制于磁场b和电场e二者皆是零或空值的区域。现有技术理论假设下面的机制源自电磁势(v,a)，所述电磁势(v,a)影响来自路径-1、路径-2的带电粒子波函数的复相位或与该复相位相互作用，并且已在过去数年，已经通过ebeam干涉实验来例示ab效应。
[0610]
bf.aharonov
–
bohm效应的新模型(i)-证实了磁性物质的mw和mwe性质：
[0611]
aharonov
–
bohm效应的新qm视图：
[0612]
本发明的精华元素是，引力强mw场视图可针对铁磁物体的ab效应来很好地自说明。如图85中所示：无限长铁磁物体(例如，载流线圈、环形磁体、环形线圈磁体等的长管)8502的e场具有原子级和宏观级的电荷中性状态，并且无限长铁磁物体8502的b场被限制在无限长铁磁物体8502的内部中，使得在无限长铁磁物体8502外的外部空间中，e和b场是空值(即，在空间-时间中，v、a＝常数)。
[0613]
尽管在无限长铁磁物体8502外部中e和b场的长范围力是空值，但由于无限长铁磁物体8502相对mw或mwf的屏蔽、分散或耗散效应(例如，其核结构、原子屏蔽效应等)，导致在无限长铁磁物体8502的外部，短范围mw场(或力)非零。故正在被外部进行圆形运动的多个电子围绕的无限长铁磁物体8502将可形成巨大或巨大规模的无限长的核子态，如图85中所示。
[0614]
bg.aharonov
–
bohm效应的新模型(ii)-证实了磁性物质的mw和mwe性质：
[0615]
aharonov
–
bohm效应的新模型和表示：
[0616]
如图86中所示，相同实验的磁性线圈或物体的新引力强mw场视图，磁性物体(例如，载流线圈、环形线圈磁体等的无限长管)8602的e场可形成原子级和宏观级的中性巨大核子态，并且其b场被限制在物体的中心区域内，其中，在磁性物体8602的外部区域中，e和b场是空值(即，在空间-时间中，v、a＝常数)。尽管在磁性物体8602的外部中长范围e和b场是空值，但由于磁性物体8602(例如，其核结构等)相对于mw场的屏蔽、分散或耗散效应，导致在磁性物体8602的外部空间中，短范围mw w-场w＝f(x)和引力强相互作用的相互作用力fw＝f(x)非零，其中，x(空间、时间的函数)是mw场w的矢量势。故正在被外部进行圆形运动的多个电子围绕的磁性物体8602可以形成巨大或巨大规模的无限长的“宏观核子”。
[0617]
因此，在电子源8606发射入射电子8604之后，电子8604的mwe包8608可只穿过两个缝1、2中的一个缝(例如，分别地，电子8604的mwe包8608穿过缝1)，并且电子8604的相干mw波前切割8610(也就是说，无质量和无能量的mw前的副本或片段)将穿过另一个缝(即，缝2))，其中，磁性物体8602的w场卷曲力(f(x)的卷曲)将影响电子8604的mwe包8608行进并且与其相互作用，而非影响电子8604的mwe包的相干mw波前分割8610(也就是说，无质量的mw前)或与其相互作用。对于普通技术人员，如下进行自说明：1)如果w≠0，则由电子8604的mwe包8608和相干mw波前分割8610构成的干涉图案8612将在屏幕上向下或向上偏移，以及2)如果w＝0或空值，则由电子8604的mwe包8608和相干mw波前分割8610构成的干涉图案8614将不偏移。
[0618]
bh.aharonov
–
bohm效应的新模型(iii)-证实了磁性物质的mw和mwe性质：
[0619]
在经典势场能态(例如，引力g场、镜像电荷e场、磁性b场、自旋/矩相互作用能量等)之上，本发明发现，图87中的自由电子的mwe包8702和mw波前分割8704通过沿着路径-2将其本身x矢量势能态从零变得较高然后较低并最后回到零值势能态，在同一情形下看见无限长铁磁物体8706的mw力fw(即，w场的卷曲力)和mw矢量势(即，x)，如以下图87中所示。尽管其mw波前分割的波长可根据标量场势或矢量场势而改变，但就能量方面而言，无质量无能量的mw的本征特性对于所有已知标量势场或矢量势场是透明的，故导致mw波前分割8704将不改变其能态。沿着路径-2虽然处于零外部b场条件下，但是其w场势对空间-时间的路径积分(x*ds的积分)是非零的(没有被抵消)，这可引入在路径-2上移动的自由电子的mwe包8702的mw波函数的确定相移(例如，相位改变、波长改变或能量偏移等)。
[0620]
本发明揭示了：新哈密顿函数分析(hamiltonian analysis)能够推算決定在ab效应实验的各种变形中作用于那些电子或中子的新力。新能量算子(h)应该被更新和改良并且包括对于v《《c的非相对论形式或对于v～c的相对论形式二者的w场势能分量，如以下公式中所示的，其中，o(e,b,g,w)代表低场环境中二阶以上可忽略的交叉相互作用项式：
[0621][0622]
对于普通技术人员，可证实通过新哈密顿函数分析来很好地说明和预测ab效应实验的各种变形(例如，电子、中子等)，以确定在这些实验下作用于那些移动粒子的隐藏力。
[0623]
bi.k
+
介子(或τ
–
θ)谜题中的宇称违反是科学大错误？
[0624]
本发明还发现了τ
–
θ谜题或k介子(k+)8802的新衰变模型(图88a中所示)。鉴于本发明的教导，可阐明在科学历史上已观察到的宇称违反背后的新理论。如图88b中所示，对于k+介子的退化多重态(即，成对或镜像粒子)，发现两种不同的衰变，这两种衰变具有与自旋/轨道标量势和矢量势相关联的不同能量：
[0625]
1)如图88c中所示，左旋圆(例如，针对b场8804的左手系统或视图)低能k+介子衰变路径：θ+
→
π++π0；
[0626]
2)如图88c中所示，右旋圆(例如，针对b场8804的右手系统或视图)高能k+介子衰变路径是具有τ+
→
π++π++π-的另一个路径，该路径已证实衰变模式与低能k+介子的衰变模式十分不同；
[0627]
3)右旋圆(右手)坐标相对于左旋圆(左手)坐标的物理相互作用和衰变模式不同；
[0628]
总之，已指明，由于对于不同坐标系而言，其个别之初始本征态能量不同，导致衰变模式违反了宇称对称。实际上，只要它们的初始能态具有相同的能态，则遵循宇称守恒。另外地讲，在它们的初始本征态(能量)彼此相同的情况下，空间反演是具对称性的且与的大多数物理之自然性质相关联。
[0629]
对于普通技术人员，可证实不存在可将成对的手性(chirality)物质；即一个左手与另一个右手(例如，k+(τ
–
θ)介子)物质区分开的简单方法。如果可以，只能通过手性敏感物质或极化滤波器环境进行区分。通常，成对k+介子(左手与右手)的磁矩如此小，以致于它不能通过当前可用b场进行区分测得，使得它们(例如，τ
–
θ或k+介子)与物理世界b场环境的相互作用似乎是相同的，并且在科学历史中不能与之前实验建立的手性b场环境中简单的区分开。
[0630]
bj.利用mz干涉仪(bs)新实验证实光的波粒二象性：
[0631]
随着未来人类文明发展的进程，本发明已建立几种独创的实验设备和方法，这些设备和方法使我们能够揭示由玻色子或费米子组成的每个个体量子系统间微妙的相互作用。另外，将揭示严格遵循与所有亚原子物理学相关联的时间或空间区域中的泡利不相容原理的bpp和fpp过程的qm机制。
[0632]
一种有意义且示例性的情况是，本发明应当借助一系列mz-kc实验来证实新光子和粒子模型。在物质波干涉法的领域中，迄今已针对各种粒子成功构造了分束器，这些粒子包括电子、中子和多个不同的原子和分子。从经典物理学的观点看，分束器是相当简单的装置，对其物理性质的理解是显而易见的。但是，当考虑诸如bs背后的一些内置隐变量的量子行为时，其操作变得高度有意义或非平凡的。
[0633]
问题是简单的，本发明目标应当是:入射到半反射分束器上的个体粒子发生了什么事？同时入射到分束器上的两个粒子或光子的行为将是什么？可如何理解一系列分束器中的一个或两个粒子系统的行为(例如，一系列mach-zenhnder干涉仪)？因果关系和定域性是否成立？
[0634]
根据bs，michelson-mz干涉仪实验应当为我们提供过去数百年一直未知而最重要的回答。在定域实在性描述中，epr粒子对通过其自然源给定获得的固定本征偏振。对于可靠的贝尔测试，epr臂a和b处进行的测量是完全独立的，并且特别地，应该在粒子离开源的时刻之后设置好偏振器(参考文献：thompson,caroline h.“the tangled methods of quantum entanglement experiments.”accountability in research 6.4(1999):311-332.)。
[0635]
bk.实验证明-相位匹配(i)-spdc类型-i是“时间上”相位匹配、相位配对或相位锁定：
[0636]
类型i相位匹配对在时间上遵循bpp泡利不相容原理(pep)；
[0637]
spdc类型-i：如图89中所示，当由激光源8904生成的光子8902(例如，uv光子)透射通过bpp非线性mwf材料8906(例如，bbo类型-i晶体)时，生成信号光子8908(例如，红色光子)和闲置光子8910(例如，另一个红色光子)，其中，信号光子8908和闲置光子8910通过与随机偏振方向保持彼此相同的空间偏振而具有π/2正交或共轭“时间相位”匹配。
[0638]
本发明发现，实验spdc-1：ψa＝|1》+ψb＝|i》是类型i bbo“o+o”射线的时间相位
匹配输出结果的允许状态。bpp spdc类型-i成对光子(ωs,ωi)可以是相干或部分相干对，取决于诸多条件；包括发射取向、入射取向、环境条件(例如，温度等)、源材料/结构及其工作条件。
[0639]
在给定发射角的情况下，如果信号光子8908＝|1》且闲置光子8910＝|i》，则在相移器(ps)8912的相移周期的从0π到2π改变(即，0
°
至360
°
)时，bs输出光子检测器的可视性(对应于信号光子8908或闲置光子8910)～100％，其中，可视性可参照许多其他现有技术或是方程(1)：
[0640][0641]
如方程(1)中所示，imax和imin可参照在改变ps周期时光子计数/点击率之漂动(图90中所示)。如图90中所示，相对点击率与图89中示出的实验spdc-1对应，检测器d1在相移器0
°
时具有最小之点击率～0，接着在90
°
时具有中等点击率～0.5并且在180
°
时具有最大点击率～1.0；并且在ps周期中，检测器d2在相移器0
°
时具有最大点击率～1.0，接着在90
°
时具有中等点击率～0.5并且在180
°
时具有最小之点击率～0。
[0642]
bl.实验证明-相位匹配(ii)-spdc类型-ii是“空间上”相位匹配、相位配对或相位锁定：
[0643]
类型ii相位匹配对在空间上遵循bpp泡利不相容原理(pep)；
[0644]
spdc类型-ii：如图91中所示，当由激光源8904生成的光子8902(例如，uv光子)透射通过bpp非线性mwf材料9102(例如，偏硼酸钡(bbo)类型-ii晶体)时，生成信号光子9104(例如，红色光子)和闲置光子9106(例如，另一个红色光子)，其中，信号光子9104|ψa》＝(ψ
x
,ψy)＝(cos(ωt+α),0)或(0,sin(ωt+α))(即，信号光子9104可以是水平偏振或垂直偏振状态)和闲置光子9106|ψb》＝+/-r
90
*|ψa》被示出为彼此π/2空间正交或共轭“空间相位”匹配，其中，r
90
是90
°
偏振旋转矩阵并且α是随机或固定相位偏移参数。
[0645]
spdc类型-ii光子对可以在时间上是相干或部分相干对，这取决于诸多条件；包括发射取向、入射取向、环境条件(例如，温度等)、源材料/结构及其工作条件。
[0646]
实验-spdc-2：bpp spdc类型-ii成对光子(ωs,ωi)可以在时间上是相干的或部分相干的。在给定发射角的情况下，如果信号光子9104＝|h》且闲置光子9106＝|v》，则其输出检测器点击率(即，强度)随旋转器9108中的偏振“旋转器角度”而改变。
[0647]
如图92中所示，如果旋转器9108具有旋转角度0
°
和180
°
，则本发明发现，在检测器d1或d1中的任一个处，存在100％聚束(双)点击；并且如果旋转器9108具有角度90
°
和270
°
，则检测器d1和d2相应地具有～100％反聚束(单)点击。本发明发现，如果旋转器9108被设置成具有角度45
°
，则检测器d1和d1将表现出～50％-50％的聚束相对于反聚束计数，并且它将相应与最小可视性(例如，符合计数的平坦线)相关联。
[0648]
bm.没有发生qm纠缠！新eprr(epr+旋转器)实验宣称qm实在性不能被认为是完备的：
[0649]
如图93中所示，当由激光源9304生成的光子9302(例如，uv光子)透射通过bbo(例如，偏硼酸钡)非线性mwf材料9305(spdc类型-ii)时，在臂9306中出现信号光子(例如，红色光子)并且在另一个臂9308中出现闲置光子(例如，另一个红色光子)。
[0650]
如果在apd(雪崩光子检测器)1、2“检测并且坍塌”epr对的波函数中的任一个之前
臂9306具有90
°
法拉第(偏转)旋转器9310，则qm理论(现有技术)预测到信号光子和闲置光子之间的“零效应”。然而，如果在检测到它们的定域实在性波函数之前壁9306具有90
°
法拉第旋转器9310，则epr理论预测到apd1输出中的90
°
偏移。另外，einstein曾经说过，当你看不见月亮时它仍然在那里吗？本发明确认了einstein在100年前所提问追求的内容是对的。
[0651]
如图94中所示，新发明的eprr(epr旋转器)实验已通过臂9306中的旋转器9310在名符其实反驳了qm量子纠缠(即，贝尔不等式违反)悖论。在通过遵循pep从bbo mwf物体(即，spdc类型-ii物质)发射信号光子和闲置光子对的同时，由“神”来做“给定偏振决策”。
[0652]
bn.ken氏迈克尔逊旋转器(kmr)实验-kmr的振幅分割证实了新光模型：
[0653]
在描述图95至图101之前，如下示出假设条件：1)假设对于实验状态a至d而言，入射光子强度被归一化成100％。由此，强度％一直是与入射光子强度％相关；2)假设由于反射、散射和吸收而导致的沿着光学路径的强度退化是可忽略的；并且3)入射光子(激光)输入与预定的线偏振方向相关联，以控制表现好的折射率或其mwe/mw偏转性质。
[0654]
如图95中所示，与线偏振器9505的垂直偏振相关联的激光源9506生成的两个空间上单独的光子9502、9504撞击bs 9508。本发明已揭示了bs 9508在同一时刻执行mwe分割器和感应mw发生器，光子9502的mwe1和光子9504的mw2朝向上臂方向出现，并且光子9502的mw1和光子9504的mwe2朝向右臂方向出现，其中，在右臂方向上存在旋转器9510，旋转器9510和垂直偏振板线偏振器9511用于在使1)mw1在往返方向上可以穿过右臂，2)从右臂中过滤出激光束mwe2能量包，并且其中，假定光子9502和9504之间的距离大于其相干长度或相干时间。
[0655]
在表23中示出与图95对应的实验结果。本发明发现，在状态b、d下，因为旋转器9510具有角度90
°
和270
°
，所以旋转器9510和线偏振器9511一起可过滤出光子9504的mwe2，从而导致检测器d2的强度(如果检测器d2刚好被布置在线偏振器9511后方且反射镜9514前方)几乎为0。因此，在状态b、d下，只有光子9502的mwe1与光子9502其本身的相干感应mw1干涉，以在屏幕9512上形成较弱的干涉图案(例如，条纹或圆形图案等)。
[0656]
另外，如表23中所示，在状态a、c下，因为旋转器9510具有角度0
°
和180
°
，所以旋转器9510和线偏振器9511不能过滤出光子9504的mwe2，从而导致检测器d2的强度(如果检测器d2刚好被布置在反射镜9516前方)为～50％。因此，在状态a、c下，不仅光子9502的mwe1与光子9502其本身的相干感应mw1干涉，而且光子9504的mwe2能够一起与光子9504其本身的相干感应mw2干涉，所以在屏幕9512上形成具有较高强度的较强干涉图案。
[0657]
表23
[0658][0659]
bo.ken氏迈克尔逊克尔盒(kmc)实验-mkc-1振幅分割证实了新光模型：
[0660]
如图96中所示，图95和图96之间的差异是，在图96中没有旋转器，但是在上臂方向上存在克尔盒9602，并且在右臂方向上存在克尔盒9604，其中，在外部偏压(+v)下使用克尔盒9602、9604，可以使mw穿过而对mw性质没有主要干扰的同时使mwe能量包偏转，其中，由bs在mwe能量包被bs分割或朝向上臂或右臂重定向的同一时刻产生共轭之感应mw。
[0661]
在表24中示出与图96对应的实验结果。本发明发现，在状态a下，因为克尔盒9602、9604二者关闭(即，外部偏压是零)，所以克尔盒9602、9604不能分别使光子9502的mwe1和光子9504的mwe2偏转，从而导致检测器d1、d2的mwe强度几乎为0。因此，在状态a下，光子9502的mwe1与光子9502其本身的相干感应mw1干涉，并且光子9504的mwe2能够与光子9504其本身的相干感应mw2干涉，以在屏幕9512上形成较强干涉图案(例如，条带或圆形图案等)。
[0662]
另外，如表24中所示，在状态b下，因为克尔盒9602打开(+v)而克尔盒9604关闭(零偏置)，所以克尔盒9604不能使光子9504的mwe2偏转，从而导致检测器d2的mwe强度几乎为0。因此，在状态b下，只有光子9504的mwe2(右臂)能够与光子9504其本身的相干感应mw2(上臂)干涉，以在屏幕9512上形成较弱干涉强度图案，从而导致如果检测器d3被布置在屏幕9512前方，则检测器d3的强度减小至25％。
[0663]
另外，如表24中所示，在状态c下，因为克尔盒9604打开而克尔盒9602关闭，所以克尔盒9602不能使光子9502的mwe1偏转，从而导致检测器d1的mwe强度几乎为0。因此，在状态c下，只有光子9502的mwe1(上臂)能够与其本身的相干感应光子9502的mw1(右臂)干涉，以在屏幕9512上形成较弱干涉强度图案，从而导致如果检测器d3布置在屏幕9512前方，则检测器d3的强度减小至25％。
[0664]
另外，如表24中所示，在状态d下，因为克尔盒9602、9604二者打开，所以克尔盒9602、9604可使光子9502的mwe1和光子9504的mwe2偏转，从而导致对于每个而言，检测器d1、d2的mwe强度几乎为50％。因此，在状态d下，在屏幕9512上不能够示出干涉图案，从而导致检测器d3的mwe强度相应地减小至0％。
[0665]
表24
[0666][0667]
bp.ken氏迈克尔逊克尔盒实验-mkc-2振幅分割证实了新光模型：
[0668]
如图97中所示，图97和图96之间的差异在于，图97在上臂方向上包括光路补偿板9702，在右臂方向上包括补偿板9704。补偿板9702、9704分别用于补偿克尔盒9602、9604针对光子9502的mw1和光子9504的mw2的微小偏转或非线性干扰，其中，补偿板9702和9704可具有偏置条件或没有偏置条件。如图97中所示，克尔盒9602和补偿板9702倾斜小于3或5度的预定角度，并且克尔盒9604和补偿板9704倾斜小于3或5度的预定角度，以在它可提高干涉强度/相位图案的灵敏度或可视性的同时，减小由于这些实验中使用的每个光学元件的
表面反射而导致的不期望干涉效应。另外，图97的后续操作原理与图96的后续操作原理相同，所以为了简便起见，省略了对其的进一步描述。另外，在表25中示出与图97对应的整体概述。
[0669]
表25
[0670][0671]
bq.ken氏迈克尔逊克尔盒实验-mkc-3振幅分割证实了新光模型：
[0672]
如图98中所示，图97和图98之间的差异在于，克尔盒9802和光路补偿板9804以及克尔盒9806和光路补偿板9808具有小于5或10度的梯形形状，以在它可提高干涉强度/相位图案的灵敏度或可视性的同时，减小由于这些实验中使用的每个光学元件的表面反射而导致的不期望干涉效应，其中，补偿板9804和9808可具有偏置条件或没有偏置条件。另外，图98的后续操作原理与图97的后续操作原理相同，所以为了简便起见，省略了对其的进一步描述。另外，在表26中示出与图97对应的整体概述。
[0673]
表26
[0674][0675][0676]
br.ken氏迈克尔逊克尔盒实验-克尔盒9802和克尔盒9806关闭的情况下的mkc实验3-a：
[0677]
图99描述了针对图98的状态a的理论和工作原理。本发明发现，如图99中所示，克尔盒9802、9806二者关闭，克尔盒9806、9802不能分别使光子9502的mwe1和光子9504的mwe2偏转，从而导致检测器d1、d2的mwe强度几乎为0。
[0678]
因此，在状态a下，光子9502的mwe1(右臂)与光子9502其本身的相干感应mw1(上臂)干涉，并且光子9504的mwe2(上臂)能够与光子9504其本身的相干感应mw2(右臂)干涉，以在屏幕9512上形成较强干涉强度图案(例如，条带或圆形图案等)。
[0679]
bs.ken氏迈克尔逊克尔盒实验-克尔盒9802关闭并且克尔盒9806打开的情况下的mkc实验3-c：
[0680]
图100描述了针对图98的状态c的理论和工作原理。如图100中所示，因为克尔盒9802关闭而克尔盒9806打开，所以克尔盒9802不能使光子9504的mwe2偏转，从而导致检测器d1的mwe强度几乎为0。
[0681]
因此，在状态c下，因为克尔盒9802关闭而克尔盒9806打开，所以只有光子9504的mwe2能够与光子9504其本身的相干感应mw2干涉，以在屏幕9512上形成较弱干涉强度图案，从而导致如果检测器d3被布置在屏幕9512前方，则检测器d3的强度减小至25％。
[0682]
bt.ken氏迈克尔逊克尔盒实验-克尔盒9802、9806二者打开的情况下的mkc实验3-d：
[0683]
图101描述了针对图98的状态d的理论和工作原理。如图101中所示，因为克尔盒9802、9806二者打开，所以克尔盒9802和9806能分别使光子9504的mwe2和光子9502的mwe1偏转，从而导致检测器d1、d2中的每个的mwe强度几乎相等地为50％，这是由于50％:50％分束器效应。因此，在状态d下，可在屏幕9512上不示出干涉强度图案，从而导致如果检测器d3被布置在屏幕9512前方，则检测器d3的强度减小至0％。
[0684]
bu.ken氏mkc振幅分割实验证实了具有mwe+mw*的新光模型：
[0685]
mkc相位-分割的概要证实了新光模型：
[0686]
epr定域实在论理论已在100年前断言当光子刚刚穿过bs 9508时“已经进行决策”。本发明证实，通过入射光子和bs 9508的mwf张量之间的相互作用并且遵循泡利不相容原理，瞬时地感应地形成入射光mwe的“无质量的振幅-共轭或正交”副本mw*。
[0687]
本发明的mck实验揭示了，不存在例如在现有技术中提到的延迟决策或量子擦除特性这样的事。本发明已重申，“epr的具有实在性的定域性”假定，即任何物体在实际进行测量之前具有针对测量的状态，其会有预先存在的本征值或本征态。
[0688]
mkc实验揭示了，具有非线性光学性质(例如，qeo，二次电光效应)的克尔盒可从与光子mwe和mw*等的混合物相关联的光束中提取mw*(即，光mwe量子的共轭mw)。本发明揭示并且回答了持续数百年未回答的许多悖论。
[0689]
bv.ken氏mzkc振幅分割实验-1a—单光子证实了mwe+mw*模型：
[0690]
在描述图102至图105之前，如下示出假设条件：1)假设对于实验状态a至d而言，入射光子强度被归一化成100％。由此，强度％一直是与入射光子强度％有关；2)假设由于反射、散射和吸收导致的沿着光学路径的强度退化是可忽略的；以及3)入射光子(激光)输入与预定的线偏振方向相关联，以控制表现好的折射率或其mwe/mw偏转性质。
[0691]
如图102中所示，由激光源或单光子源(sps)生成泵浦光子(例如，uv光子)之后，其中，激光源是在金刚石内有一个点缺陷的氮-空位中心(n-v中心)，泵浦光子(例如，蓝色或uv光)撞击bbo 10202(spdc类型i)，由于bbo 10202的非均匀电偶极子mwf的相互作用，一些uv光子中将可生成与其对应的多个成对的两个红色光子(信号和闲置)，其中，穿过路径10204的多个所述两个红色光子中的一个红色光子被检测器d4检测，以便bbo事件同步，并且穿过路径10206的多个所述两个红色光子中的另一个被反射镜10208、10210反射，以经由线偏振器10211撞击bs 10212。因此，撞击bs 10212的多个红色光子中的50％将穿过路径10214，并且撞击bs 10212的多个红色光子中的其他50％将穿过路径10216，其中，pzt 10218(即，锆钛酸铅，当施加外部电场时，它可物理地改变其形状并且可用于致动器应用)和相位补偿器10220用于调节路径10214、10216之间的时间相位差异，并且检测器d1、d2分
别与非线性克尔盒10222、10224相关联并且被分别安装在路径10216、10214处。
[0692]
如表27和图102中所示，在状态a下，因为克尔盒10222、10224二者关闭，所以克尔盒10222、10224不能分别使穿过路径10214的第一光子的mwe1和穿过路径10216的第二光子的mwe2偏转，从而导致检测器d1、d2的光子mwe强度几乎为0。因此，在状态a下，第一光子的mwe1与穿过路径10216的第一光子其本身的相干感应mw1干涉，并且第二光子的mwe2与穿过路径10214的第二光子其本身的相干感应mw2干涉，以在屏幕10226上形成较强干涉图案(例如，条带或圆形图案等)，并且检测器d3其平均强度也较强(如a*中所示)。另外，在本发明的另一个实施方式中，克尔盒10222、10224可倾斜3至5度，以在它可提高干涉强度或相位图案的灵敏度或可视性的同时，可减小由于这些实验中使用的每个光学元件的表面反射而导致的不期望干涉效应。
[0693]
另外，本发明发现，如表27和图102中所示，在状态b下，因为克尔盒10224打开而克尔盒10222关闭，所以克尔盒10222不能使第一光子的mwe1偏转，从而导致检测器d2的mwe强度几乎为0。因此，在状态b下，只有第一光子的mwe1与第一光子其本身的相干感应mw1干涉，以在屏幕10226上形成较弱干涉强度图案，从而导致检测器d3的平均强度减小至25％(如b*中所示)，其中，检测器d3被布置在此mzkc干涉仪的输出bs 10228的第二臂中，以显示与屏幕10226上示出的那些干涉图案正交或共轭的另一干涉图案。
[0694]
另外，如表27和图102中所示，在状态c下，因为克尔盒10224关闭而克尔盒10222打开，所以克尔盒10224不能使第二光子的mwe2偏转，从而导致检测器d1的mwe强度几乎为0。因此，在状态c下，只有第二光子的mwe2能够与第二光子其本身的相干感应mw2干涉，以在屏幕10226上形成较弱干涉强度图案，从而导致检测器d3的平均强度相对减小至～25％(如c*中所示)。
[0695]
另外，如表27和图102中所示，在状态d下，因为克尔盒10222、10224二者在外部偏置(v+)下打开，所以克尔盒10222、10224能分别使第一光子的mwe1和第二光子的mwe2偏转，从而导致检测器d1、d2的mwe强度几乎为～50％。因此，在状态d下，在屏幕10226上没有干涉强度图案，从而导致检测器d3的强度相应减小至0％(如d*中所示)。另外，在表27中示出与图97对应的整体概述。
[0696]
表27
[0697][0698][0699]
bw.ken氏mzkc振幅分割实验-1b—单光子证实了mwe+mw*模型-i：
[0700]
如图103中所示，图103和图102之间的差异在于，克尔盒组10302、10304具有与大约小于5至10度的表面倾斜角相关联的梯形形状，它可在提高干涉强度或相位图案的灵敏
度或可视性的同时，减小由于实验中使用的每个光学元件表面反射而导致的干涉效应。因此，在状态b下，因为克尔盒组10302打开而克尔盒组10304关闭，所以克尔盒组10304不能使第一光子的mwe1偏转，从而导致检测器d2的mwe强度几乎为0。因此，在状态b下，只有第一光子的mwe1能够与第一光子其本身的相干感应mw1干涉，以在屏幕10226上形成较弱干涉强度图案，从而导致检测器d3的平均强度减小至25％(如b*中所示)。
[0701]
bx.ken氏mzkc振幅分割实验-1b—单光子证实了mwe+mw*模型-ii：
[0702]
如图104中所示，在状态b下，因为克尔盒组10402打开而克尔盒组10404关闭，所以克尔盒组10402能使第二光子的mwe2偏转而克尔盒组10404不能使第一光子的mwe1偏转，从而导致检测器d2的mwe强度几乎为0并且检测器d1的强度几乎为50％。因此，在状态b下，只有第一光子的mwe1能够与第一光子其本身的相干感应mw1干涉，以在屏幕10226上形成较弱干涉强度图案，从而导致检测器d3的平均强度相对减小至25％(如b*中所示)。
[0703]
by.ken氏mzkc振幅分割实验2-eom可证实光子路径信息吗？
[0704]
在描述图105之前，如下示出假设条件：
[0705]
1)出于示例性目的，对于实验状态a至d而言，假设入射光子强度被归一化成400％。由此，测量强度％一直是与入射光子强度％有关；
[0706]
2)假设由于反射、散射和吸收而导致沿着光学路径的强度退化是不可忽略的；以及
[0707]
3)pbs 10504输入端口中的(即，借助泵浦激光源或sps源从bbo产生的)多个入射光子的偏振(s＝垂直且p＝平行于光子入射平面)性质与两个bbo纠缠输出中的一个中的给定偏振方向相关联。
[0708]
如图105中所示，图105和图103之间的差异在于，bbo 10502(具有两个空间纠缠输出的spdc类型ii)和偏振bs 10504代替相对于图103中的bbo 10202(spdc类型i)和非偏振bs 10212；并且旋转器10506、10508分别被安装在路径10214、10216处，其中，克尔盒组10302工作轴被布置用于路径10216中的垂直偏振光子，并且克尔盒组10304工作轴被布置用于路径10214中的水平偏振光子(即，它与路径10216中的光子正交)，并且其中，旋转器10506、10508可被偏振电光调节器(eom)代替，以便在需要时通过外部电场来调节偏振。另外，bs 10504的偏振被布置成相对于bbo输出光子的s(垂直)或p(水平)偏振方向45度取向，以在同一时刻执行s和p光子mwe分割器和感应mw发生器。在一种情况下，第一光子的s偏振的mwe1在路径10214上朝向上臂方向出现，并且然后第一光子其正交/共轭感应mw1将通过遵循pep(泡利不相容原理)在路径10216上朝向右臂方向出现。在另一种情况下，第二光子的p偏振的mwe2在路径10216上朝向右臂方向出现，然后第二光子其正交/共轭感应mw2将遵循pep(泡利不相容原理)在路径10214上朝向上臂方向出现。如图105中所示，wallason板(wp)10510可用于将具有垂直偏振光子(撞击检测器d4)与具有水平偏振光子(撞击检测器d5)区分开，其中，假定连续多个成对光子(例如，(第一光子+第二光子＝(s+p)或＝(p+s))之间的距离大于通过激光源或sps泵浦光子源产生的其相干长度或相干时间。
[0709]
在图106中示出与图105对应的实验结果。如图106中所示，因为克尔盒组10302打开而克尔盒组10304关闭，所以克尔盒组10302能使(具有水平偏振的)多个第二光子的mwe2偏转，并且克尔盒组10304不能使(具有垂直或s偏振的)多个第一光子的mwe1偏转，从而导致一旦多个第二光子穿过50％:50％bs 10512的输出，检测器d1的mwe强度几乎为200％，检
测器d2的强度几乎为0％，检测器d3和屏幕10226的平均强度对于每个几乎是100％。
[0710]
本发明发现，因为克尔盒组10302能使(具有水平或p偏振的)第二光子的mwe2偏转，所以只有(具有水平或p偏振的)第一光子的mw1穿过旋转器10508。另外，因此，出现在路径10214处的第一光子的mwe1相对具有垂直或s偏振。
[0711]
另外，因为出现在路径10216处的多个第一光子的mwe1具有水平p偏振并且出现在路径10214处的多个第一光子的mwe1具有垂直s偏振，所以当在b状态下时，旋转器10506打开(具有旋转角90
°
)而旋转器10508关闭(旋转角0
°
)，并且在状态c下，旋转器10506关闭而旋转器10508打开，可在屏幕10226等上示出空间干涉图案。如果通过使用pzt电旋钮10218或相位补偿器10220分别改变路径10214上的时间相位或光学长度，则可在检测器d3处示出时间上干涉曲线。在另一种情况下，如状态a下所示，旋转器10506、10508二者关闭，将不存在屏幕10226上可示出的空间干涉强度图案(例如，环或圆形图案等)，这是由于路径10214中的成对mwe1和路径10216中的mw1其空间偏振是正交的，以此类推，路径10216中的成对mwe2和路径10214中的mw2是正交的。另一方面，如图105中所示，由屏幕10226和检测器d3二者接收的平均强度的值仍为大约100％。
[0712]
bz.ken氏mzkc振幅分割实验-可利用路径信息证实新光模型：
[0713]
mzkc第一和第二相位分割实验(参考文献：ken's first mzkc experiment laser input is with unknown polarizations,it can be with or without d4 synchronization)证实了新光模型(参考文献：ken's first mzkc experiment laser input is with unknown polarizations,it can be with or without d4 synchronization,and phase compensator(pc)can make up the optic path/phase differences between on-kerr and off-kerr cells):
[0714]
当光子正穿过pbs时就“已经进行决策”。立刻地，借助入射光子和pbs的mwf张量之间的相互作用，感应地生成无质量的mw*、入射光(即，|
⊙
》)的mw的“偏振-共轭”副本(即，)。
[0715]
pbs输入：|
⊙
》-》pbs输出：|
⊙
》和
[0716]
pbs输入：-》pbs输出：和
[0717]
本发明揭示了，物理上不存在例如延迟决策或量子擦除特性这样的事，并且此实验重审了einstein的“定域性和实在性”假定，即物体或物质在进行测量之前具有针对测量的其本身预存在给定的本征值或本征态。mzkc第二实验反驳了量子擦除路径信息的假定，它揭示了具有45度光子输入的pbs可立刻感应地生成入射光量子的mw的偏振-共轭mw*。
[0718]
ca.ktn非线性的新模型归根于非均匀极化和mwf标量势/矢量势：
[0719]
如图107a中所示，当从激光源生成的光子10702撞击垂直偏振器10704并随后撞击ktn 10706时，光子10702将在非零外部偏置+v》0v下通过ktn 10706的电偶极子极化e
p0
被偏转，其中，θ表示光子输出方向相对于入射方向的偏转角度。本发明发现，ktn 10706由于包括高％非对称电极化中心而具有较大的dc克尔效应，并且其输出光在空间方面不是完全相干光。
[0720]
在状态a下，当施加到ktn 10706的电场为空或零时，ktn 10706的大部分物体mwf张量表现出积分对称电偶极子极化(即，ktn 10706将通过遵循斯涅尔定律而形成均匀折
射)。因此，θ等于零(在图107b中所示)并且通过ktn 10706的“漏电流”等于零(在图107c中所示)。
[0721]
在状态b下，当施加到ktn 10706的电场处于低电平时，非对称偶极子极性中心相比于对称极性中心是快速的且二次的响应，从而导致随着外部电偏置场而表现出二次或双折射率性质，其中，分别在图107b和图107c中示出对应于状态b的θ和漏电流。
[0722]
在状态c下，当施加到ktn 10706的电场处于中等电平时，非对称偶极子极性中心进入饱和，对称偶极子极性中心开始更好地相对遵循电场而改变，其中，分别在图107b和图107c中示出对应于状态c的θ和漏电流。
[0723]
最终，在状态d下，当施加到ktn 10706的电场处于高电平时，非对称极性中心保持进入饱和，对称偶极子极性中心在线性和对称折射模式下遵循电场而改变，其中，分别在图107b和图107c中示出对应于状态d的θ和漏电流。
[0724]
另外，与状态a、b、c、d对应的评论和整体概述可参照图108。
[0725]
cb.qeo在其输出端口处使空间相干解扰-通过克尔介质中的新光模型来证实：
[0726]
在dc克尔效应下的光去相干：
[0727]
如图109中所示，当从激光源10902生成的输入光子(具有严格的相干输入光)撞击垂直偏振器10904和ktn 10906时，将通过ktn 10906的非对称电偶极子极化场使输入光子偏转。因此，本发明指明，当从ktn 10906生成的输出光显示在屏幕10908上时，输出光子在空间或时间上为部分相干，使得ktn 10906可用作光学扫描仪功能。定域实在论假定预测，去相干效应与针对输入光子的光偶极子p1的非对称原子空间非对称mwf(即，ep0＝p0/ε0)的随机散射(即，色散)效应相关联(即，它与yin(-)和yang(+)电荷量子相关联)，乃是由于ep0、p1和穿过ktn 10906的输入光子一起在给定时刻经历空间、时间和热波动而导致。
[0728]
克尔介质的总可分辨点n≈2θmax：2δθ，其中，通过克尔色散的δf(偏转力)＝δ[p1·
▽
(e
p0
)]来揭示δθ，其中，δ是变量的差值或微分值，并且
▽
是变量的空间梯度或空间微分数学运算。通过对克尔装置(例如，ktn 10906)的光(光子)路径的空间和时间跨度进行积分，如果净δf是源自不能在空间-时间上被相消的相关二次“随机”分散效应的非零项，则由此能够取得δf》0并且δθ》0。因此，作为人类历史的首创，本发明揭示并且发现克尔qeo偏转介质背后的光去相干、光子偏转效应及其工作原理。
[0729]
本发明揭示，光(光子)偏转力内置有空间-时间上克尔介质的张量性质，即，光子偏转力(f
dep
)强烈依赖于多个物理性质的相互作用，所述物理性质包括克尔介质的原子精细结构、空间-时间上的其电偶极子极化的取向等。通常，对于具有正确之偏振状态的光子，针对光子的克尔介质的偏转力将能够用(f
dep
)＝p1*grad(e
p0
)》0来表示，其中，p1是光子的电偶极子极化矢量，并且e
p0
是外部e场偏置状态下的电偶极子场强度。
[0730]
由于在沿着特定入射光子的光学路径在空间-时间上求积分的同时，偏转力的变化δf
dep
不能够被相消，导致克尔介质的输出光子将表现出一定水平的空间不相干性质。偏转力的变化(即，δf
dep
＝δ[p1·
▽
(e
p0
)])是源自不相关二次“随机”色散效应的非零项，由此δθ》0并且已证实克尔介质的输出状态下光去相干效应的成因。
[0731]
cc.非接触模式角测量设备：
[0732]
参照图110，图110是例示根据本发明第一实施方式的非接触角测量设备。当由相干源11002生成的粒子11000(例如，光子或费米子)穿过物体11006的缝11004(或任何形状
的孔)时，平面11008可反射与粒子11000相关联的物质波，其中，如图110中所示，物体11006沿着第一方向布置，并且平面11008沿着第二方向布置，其中，第一平面和第二平面之间的角度θ由物体11006和平面11008的接合区域限定，缝11004与接合区域分隔开第一距离d1，并且平面11008可由透明材料、暗材料、电介质材料、半导体材料或导体材料构成，并且第二方向不同于第一方向。另外，如果角度θ在15度至165度之间，则它对于角测量设备而言是更好的，以便得到最好的准确角测量结果，其中，1)“透明材料”意指在光入射角大致垂直于平面时，入射光粒子的透射率大约大于50％，或者反射率小于50％，2)“暗材料”意指在光入射角大致垂直于平面时，入射光粒子的吸收率大约大于50％，或者反射率小于50％。
[0733]
相干mwe粒子源11002可以是用于生成玻色子或费米子粒子的粒子源，其中，物质波和能量(mwe)粒子源11002发射的玻色子或费米子粒子与一个或多个等效mw波长(在0.1nm至400nm之间)相关联。
[0734]
因此，遵循惠更斯原理，粒子11000的反射物质波(即，被平面11008反射的mw)的波前可与粒子11000mwe包的原始物质波前组合，以在屏幕11010和检测器11012上形成基本上一半双缝干涉图案11009，其中，检测器11012可以是玻色子或费米子强度检测器，一半双缝干涉图案11009是玻色子干涉图案(当相干源10902是玻色子粒子源时)或费米子干涉图案(当相干源10902是费米子粒子源时)，并且检测器11012与缝11004分隔开第二距离d2。因此，检测器11012可通过检测一半双缝干涉图案11009的多个峰或谷来决定角度θ，其中，决定角度θ的检测器11012的计算可参照熟知的杨氏双缝干涉理论，所以为了简便起见，省略对其的进一步描述。
[0735]
另外，缝11004具有是第三距离的短边长度尺寸，并且一个或多个等效波长小于第一距离d1的1/10～1/20或小于第三距离的1/5～1/10。另外，如图110中所示，检测器11012可在屏幕11010的平面上或者沿着线性、笔直或弧线方向定位。
[0736]
另外，当1)相关源10902是费米子粒子源或2)对于玻色子粒子源来说需要高测量精确度时，非接触角测量设备1100需要在部分真空、低湿度、封闭环境中操作。
[0737]
另外，在本发明的另一个实施方式中，在图111a中示出非接触角测量物体或设备1110的第一平面11102和第二平面11104，其中，牺牲凸块(sacrificial bump)11106位于第二平面11104上。因此，检测器11108可检测玻色子或费米子mwe粒子生成的(即，相干源11110生成的并且对应于牺牲凸块11106被散射的)干涉图案的多个mwe包峰或谷和被第一平面11102反射的(与入射玻色子或费米子粒子相关联的)物质波。因此，可通过mwe干涉图案的多个峰或谷来确定图111a中示出的角度θ。
[0738]
类似地，如图111b中所示，浅槽(shallow dip)(或孔)11112位于第三平面11114上。因此，检测器11108可检测由玻色子或费米子mwe粒子生成的(即，相干源11110生成的)与槽11112对应的mwe干涉图案的多个峰或谷和被第一平面11102反射的(与入射玻色子或费米子粒子相关联的)物质波。因此，可通过干涉图案的多个峰或谷来确定图111b中示出的角度θ。
[0739]
如下示出本发明的非接触角测量设备1100、1110的效用：
[0740]
1)可在具有或不具有牺牲层或孔的情况下，针对所有具有宏观级或原子级精细结构的角测量的超细精度；2)不需要对准入射粒子束的长基线或目标物体；3)不需要使用直接接触模式来确定角度及其方向；4)在测量步骤之前不需要复杂的光学对准步骤；5)它可
被装配到目标物体(待测试的样本或装置)所驻留的小空间或物体中；6)精度将足够好并且测量周期时间短；以及7)可在待测试的3d模型或物体的点或边缘的许多组合之间进行测量。
[0741]
另外，非接触角测量设备1100、1110还具有如下一些优点：随着你在3d模型上方移动指点物(pointer)，非接触角测量设备1100、1110支持四种类型的测量：两条笔直边缘之间的垂直距离、两点之间的线性距离、圆形边缘的半径和两个边缘(或三点)之间的角度，可将测量设备与3d非接触全息图像测量工具连同特定截面视图相关联。如果默认视图激活当将增加测量点时，则形成新测量视图，还可在进行测量的同时在图像显示器或屏幕上显示评论。在测量文档关闭并且保存回计算机存储空间之后，保留这些评论(也被称为测量标记)。
[0742]
cd.mw提取和层析成像设备和方法发明：
[0743]
本发明具有如下的特性：
[0744]
1)具有或不具有图案化的牺牲层或孔的非接触新型角度和轮廓测量工具和方法；
[0745]
2)高功率和高精度cd(临界尺寸)sem和ct诊断加治疗工具；
[0746]
本发明的这些效用包括如下：商业的3d活细胞、原子或分子级检查、原子或分子级3d全息成像；场发射和自旋纳米闸高亮度mw源；多焦平面扫描方法和设备；多mw波长或相位(+和-)测量、检查、诊断或治疗；多缝扫描、x-缝扫描、y-缝扫描工具和方法；具有单列柱的多束或具有多列柱的多束；多空间频率或多物质波长(频率)干涉方法；具有fe(场发射)枪的多枪或用于检查、全息成像、诊断或治疗的mems；具有空间复用束源的全息成像测量；具有时域复用束源的全息成像测量；抗反射抗残余干涉方法(anti-reflection anti-residual interference method)；自旋或偏振相位纠缠或匹配、相干和去相干高亮度mw源；自旋向上+自旋向下之自旋耦合费米子(束)；mw或激光引导冷费米子束～0
°
开尔文和随机化压缩感测方法。
[0747]
ce.mw提取和层析成像-2设备和方法发明(ii)：
[0748]
本发明具有可表征为以下其他的用途：包括侧壁倾斜角测量、非接触和非变形cd(临界尺寸)测量、非侵入式和非能量传递检查、抗杂光倾斜角测试、通过旋转器或波片进行的抗干涉噪声设计；mw提取和净化新结构和方法；eom(电光调制)扫描工具和方法；空间或时间卷积和降噪方法；用于从mwe入射束中分割出mw的多或单磁极装置；以及对于sem或其他成像技术而言具有更好边缘成像和分辨率的混合和可调相干性测量技术。
[0749]
cf.例示本发明的设备和方法的另一个实施方式之前，需要注意，第二设备和方法发明可解决现有技术1)cd sem和2)缺陷查看sem已经遭遇的主要挑战。
[0750]
下一个20年半导体检查工具行业的主要挑战是：
[0751]
在过去几十年内，光学或共焦扫描显微镜已经变成用于检查活细胞、组织、人体、肿瘤和甚至整个活动物体内的各式各样生物分子、经路(pathway)和动力学的基本工具。
[0752]
相比于诸如电子显微镜(例如，sem、tem)的其他技术，过去几年荧光扫描可以保持兼容于的活细胞成像，对大时间跨度量程这使得能够针对出现的事件进行最小程度非侵入式的光学的观察。
[0753]
鉴于不同成像技术的空间分辨率，包括正电子发射层析成像、磁共振成像和光学相干层析成像的多种技术，可以于10厘米和10微米之间的分辨率来生成动物和人受试对象
的图像，而电子显微镜和扫描电子探针技术的特征是最高空间分辨率，常接近分子级和原子级。另一方面，sem确实对活细胞或生物分子等严重地产生多个有害影响和缺陷。
[0754]
在这两个极端之间，最好的分辨力的中心技将是能依赖于物质波(mw)取向的光学显微镜。除此之外，得自该mw的益处将能够对活细胞进行成像，而没有因暴露于诸如费米子或光子的能量mwe粒子下而引入之损伤。其中，对于所有形式最有意义的有价值用途是与本发明的新mw显微技术相关联的那些特征，所述特征包括宽场、暗场、激光扫描、转盘、多光子、多波长和全内反射等。同时，对于将通过本发明的相当多实施方式阐明和描述的空间或深度分辨率而言，应不存在理论限制。
[0755]
cg.设备和方法发明的另一个实施方式-解决临界任务cd和缺陷检查：
[0756]
如下示出下一个20年半导体检查工具半导体行业的主要挑战：
[0757]
1)需要细小节距、精确和无干扰临界尺寸(cd)测量创新；
[0758]
2)在15年至20年的眼界之后，针对极限cmos的新测量计量法；
[0759]
3)fep(前端制程)图案清晰度计量法(fep(front-end process)pattern definition metrology)，包括用于蚀刻和平板印刷计量法的cd测试；
[0760]
4)集成电路互连线宽cd测试计量法；
[0761]
5)超越cmos集成电路的计量法(诸如，3d finfet或石墨烯装置的3d线宽cd测试和3d缺陷成像方法和设备)。
[0762]
临界尺寸计量法的挑战和已知问题-需要精密、精确和无干扰测量创新：
[0763]
1)集成电路多图案光刻问题：其所延伸的两组或更多组cd节距的精密精度要求将无法使用典型计量方法和设备；
[0764]
2)蚀刻线边缘之粗糙度将引入相对于理想测量的额外cd测量偏离；
[0765]
3)传统2d cd计量法不能作为3d晶体管、gaas、石墨烯和连接线提供正确的测试计量法；
[0766]
4)用嵌段共聚物进行的dsa(定向自组装)2d/3d计量法；
[0767]
5)过去一直未能满足usj(极超级结)深度测试计量法间隙(轮廓和剂量)；
[0768]
6)新半导体晶体管沟道材料(例如，ge和iii-v)中的缺陷检查和识别；
[0769]
7)针对超越现有世代r&d技术新类型的半导体连接线的cd或tsv(硅通孔(through-silicon via))空隙缺陷特征；
[0770]
8)接触电阻缺陷查看和cd测量间隙及其他更多。
[0771]
ch.用于掩模加工、检查和掩模计量行业的设备和方法的另一个实施方式：
[0772]
本发明将公开几种新型实施方式，这些实施方式将可提供用于解决未来掩模加工掩模计量法行业主要挑战的最佳技术方法：
[0773]
1)针对半导体大量生产的光学euv掩模的掩模cd测试计量法；
[0774]
2)掩模坯质量检查、掩模原基板和图案化掩模缺陷和质量检查；
[0775]
3)mo-si电镀多层掩模或吸收剂层玻璃掩模检查；
[0776]
4)如何用3d全息成像技术将3d掩模图像投影到3d检测器和3d全息成像显示器上；
[0777]
5)用于极细线半导体制造工艺和技术使用的3d全息空中成像测量系统；
[0778]
6)用于新成像方法和设备来检测最严重的两种掩模缺陷类型：相位和振幅缺陷。
[0779]
cd计量法可扩展性及其潜在的解决方案：
[0780]
1)需要用新方法来检测半导体装置表面以下的缺陷；
[0781]
2)针对光刻双图案化或多(2/3/4)图案化问题的新成像技术或计量法：两组cd、三组cd和四组cd的表征；
[0782]
3)存在对当前光刻cd计量方法的限制：cd sem、现有光栅结构能量过滤成像技术用于下一代半导体计量之需要，现今仍然没有被满足的-散射计量、椭圆偏光法。
[0783]
ci.诸如3d finfet半导体计量法需要的复杂结构检查的设备和方法发明的另一个实施方式
[0784]
除此之外，本发明可解决需要如下所示的3d精确计量法的诸如finfet(现有技术大部分遭受的)复杂结构计量的主要挑战：
[0785]
1)借助当前现有技术的计量技术，许多参数是不可获得的，更别说顶部圆角(top corner rounding)、基角(footing)或鳍下方的蚀刻凹陷的计量；
[0786]
2)栅极分隔件极细线半导体工艺需求将增加参数的复杂度和数量；
[0787]
3)其他示例：finfet不能够通过cd-sem或afm来精确测量并且导致向前馈送其计量参数；
[0788]
4)ocd(光学相干衍射)只可同时测量少得多的参数，同时具有高的测量不确定性，然后需要更高的测量速度；
[0789]
5)3d晶体管尺寸计量法挑战：需要以极细小分辨率、无干扰和短周期时间测量进行finfet cd、高度、侧壁、角度和粗糙度的测量；
[0790]
6)新sige晶体管尺寸计量法：sige应变层沿着鳍的长度拉紧并且与其垂直的部分松弛等。
[0791]
cj.另外，用于解决未来cd-sem可扩展性和半导体3d硅通孔(tsv)计量法或结构检查主要挑战的另一个实施方式：
[0792]
cd-sem可扩展性的主要挑战：
[0793]
1)当前cd-sem难以覆盖诸如图像漂移校正、帧平均、快速单帧、像差校正cd-sem的那些问题；
[0794]
2)3d建模技术需要确定的所有结构尺寸，对于当前现在可用设备来说是不可能的；
[0795]
tsv计量法和检查的主要挑战：
[0796]
1)覆盖对准精度不足以用于即将到来的一代半导体技术，包括x射线显微镜学、通过硅基板的覆盖对准-ir显微镜学；
[0797]
2)需要内层缺陷检查：tsv内部结构中的空隙和分层、围绕tsv的应力计量法；接合缺陷-sam扫描声学显微镜学；
[0798]
3)用其他装置检查的挑战：高载流子迁移率和结构坚稳性，已经在石墨烯研究、cvd石墨烯中的缺陷、量子霍尔效应等方面做出了相当大的努力。
[0799]
ck.本发明的另一个实施方式
‑‑
临界任务cd和缺陷检查工具和方法：
[0800]
为了解决当前技术的那些挑战和问题，可清楚找到本发明工具和方法的第二实施方式的许多用途。它可提供自适应性测量周期时间的新型细小、精确、非侵入式、无干扰2d/3d投影或全息的许多测量。在未来10-20年的眼界中，它对于极限cmos半导体行业的计量法将是充分且必要的。它适于扫描或透射模式工具/测试，以覆盖半导体fep(前端制程)计量
法、光刻计量法、互连计量法、超cmos的计量法等的最苛刻需求。
[0801]
1)然而，在当前现有技术cd-sem中，该技巧是不可能的。例如，管理dut电荷充电(charging)控制的需要，且如何能通过直接减小与更好成像分辨率的需求相冲突的束能量，使感光性树脂损害最小。但是可发现，在未来开发计量法之需求中，无论分辨率还是电荷控制都无法被忽略。因为较小的特征和较大的晶圆大小实际上需要增大的探针电流，而较低束能量还导致电子枪亮度减小，进而束电流减小，如此一来其生产率(throughput rate)难以保持恒定或甚至下降。
[0802]
2)较高扫描速度提高了产量并且减轻了许多电荷充电效应，但是将会以诸如降低的图像质量和下降信噪比的因素为代价，这个代价对于未来极细线计量法来说，同样是重要无法忽略的。出现该情形是因为cd sem其当前技术形式面临物理的基本限制无法突破，而非面临其设计或执行时的不足。
[0803]
3)即将到来的极细线半导体工艺技术中，在图案大小偏差与设计值偏离时对半导体装置性能的影响变得越来越严重。如果将来cd-sem/tem想要具有可用前景，则必须先重新考虑定义做什么工具以及如何做的方法。用本发明的创新工具和方法，它开启了表28中讨论的冲突可被解决或避免，并且不远的将来在本发明的新型方法和设备内获得必要性能改进的新篇章。
[0804]
表28
[0805][0806][0807]
4)如果cd-sem/tem具有用的特征，则必须先重新考虑定义做什么工具以及如何做的方法。。用本发明的创新工具和方法，它开启了表29中讨论的冲突可被成功避免，且可在不远的将来自证地付诸实施，而获得必要性能改进的新篇章。
[0808]
表29
[0809][0810][0811]
5)将来euv(远紫外)7nm至10nm的大规模集成或较小规模半导体器件变得更小型化。即使在平均临界尺寸(cd)在工艺余量的极限内的情况下，cd的微小变化有时造成器件性能的致命性退化。另外，二维图案形状的边缘粗糙和劣化还可降低生产收率。因此，在高级光刻加工中，局部且非侵入式次纳米级图案是测量的关键。
[0812]
6)熟知的是，cd扫描电子显微镜(cd-sem)在制造半导体期间在检查过程据重要作
用。至于光刻特征的计量法，由于获取sem图像期间电子束(ebeam)照射，导致感光性树脂(pr)材料收缩。因sem引起的收缩而造成的“线宽减小”已经成为严重的问题，因为它造成pr图案cd测量的误差。本发明可满足工作于7nm至10nm及以下世代的高级器件批量生产非侵入式测量之要求(包括cd检查、掩模检查、缺陷检查和制程测图目的)。本发明的几个实施方式可以用于针对sem的那些实际应用高级的极高分辨率cd-sem的核心技术，包括所述sem测量细小图案的尺寸或半导体晶圆或掩模的缺陷。
[0813]
7)本发明还可适于扫描或透射模式测量工具/测试，其中，输出图像可具有3d或全息立体图像。物质波(mw)加mwe粒子(例如，电子)显微镜立柱能够根据测量目标，从材料中选择诸如se(二次电子)模式或bse(后向散射电子模式)等的新型mw成像或传统sem功能。本发明可获得较高分辨率图像和高对比度边缘检测结果，且没有sem边缘模糊和静态电荷充电效应的劣化。以这种方式，mw净化成像系统能够测量沟槽内通孔(via-in-trench)beol工艺以及3d nand和dram 3d工艺中的finfet沟道和非常深的最高纵横比的孔底部尺寸。
[0814]
另外，新设计的台面将能够随着加强扫描速度来增加每小时处理的晶圆的数量方面增加产率，由此减少生态系统用户的占有“总”成本(tco)。此外，为了满足器件批量生产的需要，将改进多列柱或单列柱多束系统之间的匹配，以实现稳定长期的稳定性。另外，应当使用多重扫描方法(包括高速扫描)为本行业提供清晰、无噪声的2d或3d图像，来实现亚微米或分子级分辨率(《1nm)和包括真实原子或分子级2d或3d全息图像技术的检查。
[0815]
一些本发明的核心新型技术能够扩展这种检查或诊断系统的能力和实用性。它包括诸如以下的创新：场发射和自旋纳米闸高亮度mw(物质波)源；多焦平面扫描方法和设备；多相位(+和-)测量；时间和空间复用检查、诊断或治疗；多缝扫描、x-缝扫描、y-缝扫描工具和方法；具有单列柱的多束或具有多列柱的多束；多空间频率或多物质波长(频率)方法；用于检查具有多个枪的fe枪或mems枪；3d全息成像扫描、诊断或治疗；具有空间复用束源的全息成像测量；具有时域复用束源的全息成像测量；抗反射抗残余干涉方法；自旋或偏振相位纠缠、相干和去相干高亮度mw源；mw和电子源自旋耦合费米子(束)自旋向上+自旋向下；用于降噪的mw或激光引导冷费米子束～0度开尔文以及用于以nm范围的超高分辨率实现特别高扫描速度的随机化压缩感测方法。
[0816]
本发明可形成2d或3d模型或物体的点或边缘之间的组合测量。随着用户将指点物在2d或3d模型上方移动，3d测量工具支持四种类型的测量：两条笔直边缘之间的垂直距离、两个点之间的线性距离、圆形边缘的半径和两条边缘(或三个点)之间的角度。用户可将2d或3d测量与特定截面视图相关联。如果默认视图激活当將增加测量点时，则形成新测量视图。用户可在进行测量时显示评论。在测量文档关闭并且保存于计算机存储装置之后，保留这些评论(也被称为测量标记)。
[0817]
cl.临界尺寸(cd)计量法和缺陷检查设备的另一个实施方式：
[0818]
请按照图112a，图112a是例示根据本发明的第二实施方式的临界任务检查设备120的示图，所述临界任务检查设备120可用于包括极细线制造工艺的高级半导体、掩模工具等。如图112a中所示，cd和缺陷检查设备1120包括mwe粒子源11202、分束器11204、mw滤波器(或提取器)11206、检测器(或传感器)11208、第一反射镜11210、第一相位补偿器11212、物镜11214、第二反射镜11216、第二相位补偿器11218、显示和信号处理单元11220和保持器(或样本台)11222，其中，显示和信号处理单元11220包括显示器112202和计算单元112204，
以计算、聚集并且显示检测设备1120的时间或空间干涉信息。除此之外，如图112a中所示，在电压偏置或外部电场偏置条件下的qeo(二次电光)元件、克尔盒组kc-a/b 11206等可用于mwe玻色子粒子源11202，连同mw滤波器(或提取器)11206对混入包括无能量无质量的mw束分量的入射玻色子的mwe粒子束执行mw滤波器或提取器功能(或筛选mwe粒子)。除此之外，如图112a中所示，普通技术人员可通过使用包括典型多波长激光(光子)源来实践本发明的特征或结构，所述典型多波长激光(光子)源包括典型的电子e枪源，所述典型电子e枪源包括电子热发射源、场发射源或具有本发明中公开的自旋注入电子束发生器特征的源。另外，在本发明的另一个实施方式中，当mwe粒子源11202是费米子粒子源时，用于费米子粒子的mw滤波器(图112b中所示)可被费米子mw滤波器11206代替。
[0819]
mwe粒子源11202可借助时域或空间域复用器来形成粒子的连续束、粒子的时间或空间复用束，并且还可包括带有单列柱的多束粒子源，以发射并且注入mwe多束粒子(但在本发明的另一个实施方式中，mwe粒子源11202包括具有多列柱的多束，以发射或注入mwe粒子)，其中，当mwe粒子源11202是玻色子粒子源时，发射的mwe粒子可以是不带电荷粒子(例如，光子或x射线)，当mwe粒子源11202是费米子粒子源时，发射的或注入的粒子可以是带电或不带电的粒子(例如，电子、正电子、质子或中子)，并且发射的粒子随机地包括第一粒子束和第二粒子束。另外，大部分发射的粒子是相干的并且可与一个或更多个等效mw波长相关联，其中，一个或更多个等效mw波长比大约0.1-10nm范围短。另外，mwe粒子源11202发射的粒子是时间或空间相干的并且与单个波长或多个mw波长相关联。另一方面，在本发明的另一个实施方式中，mwe粒子源11202发射的大部分粒子是部分相干的并与单个波长或多个波长相关联。另外，发射的粒子可形成用于检查待测试物体或样本11228的粒子的连续束、粒子的时间或空间复用束。另外，mwe粒子源11202包括波片(即，mw相位延迟片)或偏振单元，其中，波片或偏振单元用于在可通过第一纠缠单元或分束器11204将注入粒子随机分成第一粒子束和第二粒子束之前，调节注入粒子的偏振方向。在另一个衍生出的实施方式中，mwe粒子源11202发射的粒子可对应于具有多时间频率/波长或多空间取向(偏振或相位)的物质波(mw)。
[0820]
当mwe粒子源11202是玻色子粒子源时，源透镜11203位于mwe粒子源11202前方，以使大部分发射粒子是近平行移动粒子。然而，当mwe粒子源11202是费米子源时，cd和缺陷检查设备1120还利用费米子凝聚/扫描模块11205来代替源透镜11203，其中，费米子凝聚/扫描模块11205包括费米子x/y方向扫描线圈和电或磁x/y方向凝聚透镜，并且mwe粒子源11202是热或fe(场发射)枪粒子发射源。
[0821]
当mwe粒子源是玻色子或费米子粒子源时，分束器用于使第一粒子束的mw和第二粒子束的mwe朝向第一路径，并且使第二粒子束的mw和第一粒子束的mwe朝向第二路径；位于第一路径处的mw滤波器用于使第二粒子束的mwe倾斜并且让第一粒子束的mw穿过第一路径，以撞击或透过样本，其中，1)第一粒子束的mwe和2)被样本反射或透射穿过样本的第一粒子束的mw用来形成干涉图案；并且检测器用于检测干涉图案的多个峰或谷。换句话讲，分束器11204可立刻将第一粒子束的配对物mw1(例如，无能量的且无质量的共轭或正交配对物物质波)朝向第一路径11224输出，伴随着同时将第一粒子束的mwe1朝向第二路径11226输出，并且可同时将第二粒子束的mwe2朝向第一路径11224输出，伴随着立刻使第二粒子束的配对物mw2(例如，无能量的且无质量小的共轭或正交配对物物质波)朝向第二路径
11226。另外，分束器11204的一个边缘尺寸比一个或更多个等效mw波长大1000倍至20000倍。
[0822]
然而，当mwe粒子源11202是费米子粒子源时，设备1120还包括：第一分束器11204，以使第一粒子束的配对物mw1和第二粒子束的mwe2朝向第一路径11224：以及一些电或磁性材料或结构，其在第一路径11224上形成非均匀mag(磁)场，其中，非均匀mag场被用作滤波器或提取器，以使第一粒子束的配对物mw1选择性通过并且停止(或筛选出)朝向第一路径11224的第二粒子束的mwe2，并且分束器11204使第二粒子束的配对物mw2和第一粒子束的mwe1相应地朝向第二路径11226。除此之外，如图112b中所示，非均匀磁性单元、mag-a/b/c的磁性滤波器组等(即，包括非均匀磁场)可用于mwe费米子粒子源11202，连同mw滤波器(或提取器)11206对混入包括无能量无质量的mw束分量的入射费米子的粒子束执行mw滤波器或提取器功能(或筛选mwe粒子)。
[0823]
另外，当mwe粒子源11202是费米子粒子源时，mwe粒子源11202包括多个场发射(fe)尖端或场发射(fe)尖端的阵列以及电子闸(electronic gate)的阵列，以针对多个发射费米子粒子组来选择给定qm自旋配置，并且cd和缺陷检查设备1120的一部分需要基本上在部分真空、低湿度、封闭环境下操作。另外，当mwe粒子源11202是费米子粒子源时，mwe粒子源11202发射的粒子具有与多个组之中的时间复用模式或空间复用模式相关联的粒子组，使得最近的发射粒子组之间具有相反qm自旋状态，得以在时间或空间方面获得更好的2d或3d图像分辨率。
[0824]
关于第一路径11224，mw滤波器11206位于第一路径11224处，用于当对mw滤波器11206施加偏置条件(例如，电压、电流、电场、磁场等)时，使第二粒子束的mwe2从第一路径11224大幅倾斜(移动)，并且让第一粒子束的mw1穿过第一路径11224，以撞击样本11228，其中，mw滤波器11206被进一步涂覆一层或更多层抗反射涂层，以减少设备1120的环境中的散射残余mw或mwe干扰效应，并且利用mw滤波器11206的表面与第二粒子束的mwe2和第一粒子束的mw1的入射方向不正交(即，几度的倾斜角)，减少成像缺陷。第一反射镜11210位于第一路径11224处，用于使第一粒子束的mw1向样本11228反射或者从样本11228反射，其中，第一反射镜11210还包括可移动特征，该可移动特征用于对样本11228进行一个或更多个维度(例如，x、y或z方向)的扫描。第一相位补偿器11212也位于第一路径11224处，用于补偿1)来自样本11228的第一粒子束的反射mw1和2)(即，朝向第二反射镜11216移动并且被第二反射镜11216反射的)第一粒子束的mwe1之间的时间或空间相位差，其中，来自样本11228或者透射穿过样本11228的第一粒子束的mw1在时间或空间方面部分或完全地对应于第一粒子束的mwe1。物镜11214位于第一反射镜11210和样本11228之间，用于将第一粒子束的mw1聚焦到样本11228上。保持器11222用于保持样本11228，并且保持器11222的表面是部分吸收平面(例如，涂覆有arc)或部分/完全反射平面(例如，涂覆有反射材料)或部分/完全透射平面(例如，透明玻璃材料等)，以辅助在设备1120的测试条件下得到样本11222更好的2d或3d图像对比度。
[0825]
关于第二路径11226，第二反射镜11216位于第二路径11226处，用于反射被第一分束器11204输出的第一粒子束的mwe1和第二粒子束的mw2，其中，第二反射镜11216还包括可移动特征，该可移动特征用于对样本11228进行一个或更多个维度(例如，x、y或z方向)的扫描；并且第二相位补偿器11218也位于第二路径11226处，用于补偿1)来自样本11228的第一
粒子束的反射mw1和2)第一粒子束的mwe1之间的时间或空间相位差。
[0826]
如图112a中所示，借助与分束器(即，纠缠单元)11204的相互作用，第一粒子束的mwe1和来自样本11228的第一粒子束的反射mw1用于形成干涉图案，其中，检测器11208利用玻色子或费米子敏感材料或器件(诸如，用于玻色子的微通道光电倍增管和用于费米子的荧光薄层)来检测通过图像投影透镜11230的干涉图案的多个峰或谷。另外，借助一个或更多个等效波长比大约0.1-10nm短，以便检测器11208得到干涉图案的更好图像分辨率。另外，分束器11204的一个边缘尺寸比一个或更多个等效波长大1000倍至20000倍，使得检测器11208将得到干涉图案的更好的图像分辨率。另外，第一相位补偿器11212和第二相位补偿器11218还可使检测器11208在设备1120的测试条件下得到干涉图案更好的图像分辨率。
[0827]
如图112a中所示，显示和信号处理单元11220联接到检测器11208，其中，计算单元112204可用于处理、聚集和放大并且显示干涉图案的图像，以通过本领域中熟知的光学膜投影方法来生成2d图像或3d全息图像，或者在显示器112202接收到处理后的2d或3d图像之后，显示器112202显示2d图像或3d全息图像。
[0828]
因此，对应于样本11228，用户可从容并利用显示器112202上显示的2d图像或3d全息图像来彻底执行cd和缺陷检查。
[0829]
另外，cd和缺陷检查设备1120可以是精确覆盖测量或对准系统的一部分，所述对准系统可检查出于精确覆盖或对准目的(例如，半导体晶圆相对于光刻掩模的对准)通过不同材料(图113中所示)形成盒中盒(bib)或盒上盒(bob)图案。所述cd和缺陷检查设备1120可具有比以往都好的精度、针对不同基板的可重复性、工具、机器之间的较高匹配性质、远小于几秒的mam(机器对准机器)时间的检查程序可移植性、高产量对准器的覆盖分析、实时覆盖分析和优良图案识别。
[0830]
另外，cd和缺陷检查设备1120可以是多个系统的一部分，所述多个系统包括半导体晶圆、封装集成电路(ic)或掩模检查/修复系统，以为用户提供精确缺陷检查和原位缺陷修复特征，其中，(图114中示出的)典型半导体晶圆检查缺陷中的一些用adi(显影后检查)斑点、卫星斑点、表面污染、基板污染、图案化桥接、残余、纳米泡、畸形接触件或缺少接触件和通孔等来表征。因此，当cd和缺陷检查设备1120在半导体晶圆、光掩模等上发现一些缺陷时，用户可关闭mw滤波器11206，让第一粒子束的mwe1烧掉确实那些位置的缺陷，以原位修复在半导体晶圆或光掩模上显现的缺陷。
[0831]
另外，如图115中所示，可通过cd和缺陷检查设备1120来精确地检查基本光掩模缺陷，并且这些缺陷包括对于最高级工业工艺或技术使用目的(例如，nm范围的半导体制造)必不可少的吸收剂缺陷、粒子缺陷、局部顶盖缺陷、多层内部缺陷。
[0832]
因此，本发明的cd和缺陷检查设备1120可很好地教导并且提供新型非侵入式(即，基于无能量且无质量的mw)检测工具和方法、高精度、具最好成本效益的原位掩模检查和修复特征，以利用于高级掩模加工目的的机器，其中与本发明以上提到的实施方式对应，本发明公开了复合粒子束过滤出物质波(mw)的独特方法，通过以下方法：沿着包括分束器或纠缠单元、玻色子/费米子粒子的mwe粒子分量和mw分量的第一粒子路径获得复合粒子束，其中，mw分量与mwe粒子分量不对应或者不能直接通过mwe粒子得到；将复合粒子束指向通过具有非均匀空间场(例如，电、磁或等)的单元；使复合粒子束的mwe粒子分量基本上从第一路径倾斜或移动离开第一路径；生成包括沿着第一路径的mw分量的输出束；以及接收输出
束，以用于处理多个后续步骤，所述步骤包括与另一个相干或部分相干mwe粒子分量束混合或纠缠(例如，借助分束器、双棱镜等)，以形成干涉图案，其中，可由检测器检测干涉图案。
[0833]
cm.透射型非侵入式诊断/治疗设备或系统的另一个实施方式：
[0834]
图116是例示根据本发明第三实施方式的透射型非侵入式诊断/治疗设备1160的示图。如图116中所示，透射型非侵入式诊断/治疗设备1160包括与一个或更多个等效mw波长相关联的mwe粒子源11602、第一x/y/z方向扫描单元11604、第一波片(例如，相移或偏振偏移板)单元11606、第一分束器(或纠缠单元)11608、mw滤波器11610、第一扫描透镜单元11612、保持器(例如，xyz扫描台)11614、第一透镜单元11616、第一反射镜11618、第一补偿器11620、第二波片单元11622、第二反射镜11624、第二x/y/z方向扫描单元11626、第二补偿器11628、第二透镜单元11630、第二分束器(或纠缠单元)11632、投射透镜11634、第一检测器11636、第二检测器11638以及显示和信号处理单元11640。如图116中所示，mw滤波器11610、第一扫描透镜单元11612、保持器11614、第一透镜单元11616、反射镜11618和第一补偿器11620位于第一路径11642处，并且第二波片单元11622、反射镜11624、第二x/y/z方向扫描单元11626、第二补偿器11628、第二透镜单元11630位于第二路径11644处。
[0835]
如图116中所示，cd和缺陷检查设备1120和透射型非侵入式诊断/治疗设备1160之间的主要差异是，例示布置在保持器11614上的样本11615是活器官、活组织或活细胞(例如，如图116中所示，样本11642是人脑，没有示出活体)；第一分束器11608可立刻将第一粒子束的配对物mw1(例如，无能量且无质量的共轭或正交配对物之物质波)朝向第一路径11642输出，同时伴随着将第一粒子束的mwe1朝向第二路径11644输出，并且可将第二粒子束的mwe2朝向第一路径11642输出，伴随着立刻使第二粒子束的配对物mw2(例如，无能量且无质量的共轭或正交配对物之物质波)朝向第二路径11644。另外，分束器11608的一个边缘尺寸比一个或更多个等效mw波长大1000倍至20000倍；第一粒子束的mw1(即，无能量且无质量)透过样本11615；第二分束器11632输出第一干涉图案和第二干涉图案，其中，第一干涉图案和第二干涉图案基本上由1)来自样本11642的第一粒子束的透射mw1和2)第一粒子束的mwe1构成，并且第一干涉图案和第二干涉图案通过遵循能量守恒定律是彼此共轭的干涉图案。另外，第一x/y/z方向扫描单元11604和第二x/y/z方向扫描单元11626可让在三维x、y、z方向上进行粒子扫描，以形成更好的图像空间分辨率。另外，透射型非侵入式诊断/治疗设备1160包括第二反射镜11624，所述第二反射镜11624具有用于一个或更多个维度扫描的可移动特征，并且还包括第一反射镜11618，所述第一反射镜11618具有用于一个或更多个维度扫描的可移动特征。
[0836]
因为透射型非侵入式诊断/治疗设备1160的新颖性中利用了第一粒子束的无质量的mw1来透过(即，看穿)样本11642，并且第一干涉图案和第二干涉图案由沿着路径11642的来自样本11642的第一粒子束的透射mw1和沿着路径11644的第一粒子束的mwe1组成，所以透射型非侵入式诊断/治疗设备1160具有如下优点：透射型非侵入式诊断/治疗设备1160可提高治疗质量并且保护患者。在这些基本用途之中，本发明可教导最有益于患者生活质量的更好方法，所述生活质量包括减少疼痛、减少副作用、没有流血、感染或全身麻醉的风险、不需要头部/身体框架、治疗过程短、以及恢复时间最短，并且透射型非侵入式诊断/治疗设备1160可改进治疗(例如，使得对健康组织的损失和风险较小、可用单个和多个片段时间(2-5个部分)、治疗比传统放射外科学更大的病变、治疗之前判断不能治疗复杂的病症、触
及身体的所有部位的病变、将单个大剂量的无能量且无质量的mw辐射以高精度传递到脑内的小目标、在治疗良性和恶性脑肿瘤时具备非常重要的作用、作为手术的替代、胜过放射疗法、属于新类别的非侵入式放射疗法技术：例示图像引导放射治疗(igrt)，其能够体现合适的无能量且无质量的辐射轮廓，以空间和时间上的高精度来传递无能量且无质量的辐射，以适应于个体患者的解剖学并且最大程度保留附近正常组织的健全)。
[0837]
另外，当透射型非侵入式诊断/治疗设备1160检测到患者的肿瘤或疾病区域时，可通过使用mw的mot(磁-光陷阱)冷却和扫描方法/设备在原位实时基础上治疗患者的肿瘤或患病区域。本发明的mw的mot原位修复特征将是活器官治疗的最精义之基本方法，其中，可启用包括冷却和扫描功能的mw的mot设备，以在诊断患者体内存在的确实相同患病位置的同时进行原位治疗或烧掉(即，灰化)。
[0838]
另外，mwe粒子源11602、第一x/y/z方向扫描单元11604、第一波片单元11606、第一分束器11608、mw滤波器11610、第一扫描透镜单元11612、保持器11614、第一透镜单元11616、第一反射镜11618、第一补偿器11620、第二波片单元11622、第二反射镜11624、第二x/y/z方向扫描单元9626、第二补偿器11628、第二透镜单元11630、第二分束器11632、投影透镜11634、第一检测器11636、第二检测器11638以及显示和信号处理单元1 1640可参照cd和缺陷检查设备120的对应元件，这些是共享本发明的所述新颖性和方法的类似实施例，所以为了简便起见，省略对其进一步描述。
[0839]
cn.透射型非侵入式测量设备或系统的另一个实施方式：
[0840]
请参照图117。图117是例示根据本发明的第四实施方式的透射型非侵入式测量设备1170的示图。如图117中所示，透射型非侵入式测量设备1170包括mwe粒子源11702、源透镜11704、mw滤波器11706、第一补偿器11708、mwe检测器11710、第二补偿器11712、物镜11714、纠缠装置11716、第三补偿器11718、干涉检测器(或曝光薄层)11720以及显示和信号处理单元11722。如图117中所示，mw滤波器11706和样本11724位于第一路径11726处，并且第一补偿器11708位于第二路径11728处。另外，源透镜11704、物镜11714和纠缠装置11716横跨第一路径11726和第二路径11728，其中，第二补偿器11712可放置在第一路径或第二路径中并且第三补偿器11718也可在第一或第二路径中放置。
[0841]
如图117中所示，透射型非侵入式诊断/治疗设备1160和透射型非侵入式测量设备170之间的差异是，前者使用mw振幅分割方法来形成从mwe粒子源发射的mwe粒子的共轭mw副本，并且后者使用mw波前分割方法来形成从mwe粒子源发射的mwe粒子的相干或部分相干mw波前副本。
[0842]
如图117中所示，mwe粒子源11702发射的mwe粒子与一个或更多个等效波长相关联，其中，所述一个或更多个等效波长比大约0.1至10nm短；纠缠装置11716的一个边缘尺寸比一个或更多个等效波长大10倍至20倍；当mwe粒子源11702是玻色子源时，纠缠单元11716包括由与mw波前或发射的mwe粒子对应的、折射率大于1.0的透明材料形成的光学双棱镜，或者当mwe粒子源11702是费米子源时，纠缠单元11716包括由空间上的电场或磁场形成的磁/电双棱镜，并且纠缠装置11716用于耦合1)朝向第一路径11726发射的第一粒子束的mw波前和2)朝向第二路径11728发射的第一粒子束的mwe粒子之间的相互作用，以产生干涉图案11730；以及当mw滤波器11706使朝向第一路径11726发射的第一粒子束的mwe倾斜时，mwe检测器11710用于收集能量并且监视从第一路径11726倾斜的第一路径第一粒子束的mwe的
强度。
[0843]
另外，在本发明的另一个实施方式中，当mwe粒子源11702是玻色子源或费米子源时，纠缠单元11716是双缝或圆形形状。
[0844]
另外，mwe粒子源11702发射的粒子与多空间频率(例如，多个空间几何参数)或多个物质波长(频率)相关联，并且mwe粒子的等效物质波是时间/空间相干的或部分相干的。
[0845]
另外，检测器(或曝光薄层)11720可通过包括荧光、曝光薄层或粒子倍增方法(particle multiplication method)的机制来检测多个时间/空间相移或者干涉图案11730的多个峰或谷，并且将多个时间/空间相移的信息或干涉图案11730的多个峰或谷发送到显示和信号处理单元11722，其中，检测器11720包括用于检测多个玻色子或费米子的干涉图案11730的能量敏感薄层或感测装置，并且源自样本11724的干涉图案11730被显影在能量敏感薄层或感测装置上。另外，敏感薄层可由第二相干mwe粒子源(图117中未示出)之辐射来形成样本11724的3d全息图像，以重构样本11724的3d全息图像。然后，显示和信号处理单元11722之后可相应地生成样本11724的最终放大后的2d或3d图像。
[0846]
另外，如图118中所示，当mwe粒子源11702是费米子源时，mwe粒子源11702包括多个场发射(fe)尖端11802或场发射(fe)尖端11802的阵列，其中的每个fe尖端11802与多个偏置电压和电极联接，以选择每个fe尖端的所期望qm自旋状态，从而针对每个的粒子组形成所选择的qm自旋配置，其中，第一电极11804提供提取电压，以从尖端结构中抽出费米子(例如，电子)，并且第二电极11806利用加速电压将费米子(例如，电子)加速至大约10v至100kv或更大，以辐照或检查待测试样本。
[0847]
另外，参照图119，其中，图119中的(a)、(b)是现有技术或者其他方法将表现出对待测试样本的不期望损害。如图119中的(a)、(b)中所示，因为mwe粒子源11902发射的朝向第一路径的第一粒子束的mwe直接透过样本11904，如图119中的(a)、(b)中所示，将仍然损害样本11904，其中，块11906用于阻挡mwe粒子源11902发射的朝向第二路径的第一粒子束。然而，在图119中的(c)中示出的非侵入式测量设备1170中，因为只有朝向第一路径11726发射的第一粒子束的mw波前透过样本11724，所以非侵入式测量设备1170没有使样本11724受损。
[0848]
另外，在表30中示出与图119对应的整体概述。
[0849]
表30
[0850][0851]
另外，mwe粒子源11702、源透镜11704、mw滤波器11706、第一补偿器11708、第二补偿器1172、物镜11714、第三补偿器11718、检测器11720以及显示和信号处理单元11722的功能可参照透射型非侵入式诊断/治疗设备1160的对应元件，所以为了简便起见，省略对其的进一步描述。
[0852]
co.用于通过使用mw来生成虚拟空间-时间点阵的设备的另一个实施方式：
[0853]
图120a是例示根据本发明的第五实施方式的用于生成虚拟空间-时间点阵12002的设备1200的示图。如图120a中所示，设备1200包括mwe粒子源12004和mw滤波器12006。如图120a中所示，mw滤波器12006可接收从mwe粒子源12004发射的粒子，并且相应地生成6个粒子束的相干物质波mwpb1-6(即，粒子束组的无质量且无能量的mw)，其中，粒子束的相干物质波mwpb1-6用于在3d密闭空间中形成虚拟空间-时间点阵12002，并且粒子束的相干物质波mwpb1-6是对应粒子束的时间相干的或粒子束的空间相干的。然而，在本发明的另一个实施方式中，mw滤波器12006生成粒子束的相干物质波mwpb1-3，并且通过设备1200中还包括的对应反射镜(在图120a中未示出)来反射粒子束的相干物质波mwpb1-3并且生成另外三个粒子束的相干物质波mwpb4-6。另外，图120b是例示虚拟空间-时间点阵12002的放大的示图。另外，在本发明的另一个实施方式中，虚拟空间-时间点阵12002可以是一维空间(图121a中所示)和二维空间(图121b中所示)。
[0854]
另外，mwe粒子源12004与mw滤波器12006一起可改变粒子束的相干物质波mwpb1-6的相干波长，以在热平衡环境下缩小虚拟空间-时间点阵12002的大小，使得可通过1)能量蒸发或自然辐射过程连同2)在绝热环境下扩展虚拟空间-时间点阵12002的大小的另一后续步骤，来冷却被虚拟空间-时间点阵12002捕获的样本12008，其中，样本12008可由核子、细胞、原子、分子或类似物组成。也就是说，mwe粒子源12004与mw滤波器12006一起可顺序地
调节粒子束的相干物质波mwpb1-6的相干波长，使其在热平衡环境下从长调节至短，或者在绝热环境下从短调节至长，以进一步冷却样本12008。其中，mwe粒子源12004与mw滤波器12006一起作用，可通过顺序地调节粒子束的相干物质波mwpb1-6的波长，使其从长调节至短或从短调节至长，以将样本12008冷却至大约绝对零开氏温度状态(例如，冷却至低于0.001～0.000001开尔文标温)。另外地讲，mwe粒子源与mw滤波器一起通过缩短或延长多个粒子束的相干物质波的波长之多次循环来缩小虚拟空间-时间点阵的大小，以冷却被虚拟空间-时间点阵捕获的样本。
[0855]
因为设备1200可利用mwe粒子源12004与mw滤波器12006一起来冷却样本12008，所示设备1200可控制样本12008的温度达到临界点，使得1)当样本12008的温度处于临界点时，样本12008的化学键可被打破或凝结，或者2)如果样本12008是肿瘤并且样本12008的温度处于临界点，则可通过在一定热条件下缩小虚拟空间-时间点阵12002或者通过变化虚拟空间-时间点阵12002的相对位置(即，围绕图120b中示出的虚拟空间-时间点阵12002内的感兴趣的治疗位置的斑点或位置移动)，可使肿瘤的生物-化学活性失去能力或崩溃的。
[0856]
另外，设备1200需要在部分真空和低湿度环境下操作，并且设备1200还需要被定位在密闭空间内，使得系统工作环境可被密封并且很好地保护，以免其受热、湿度、残余化学原子、杂散光等干扰。
[0857]
磁性mw陷阱(mmt)是利用磁性mw陷阱进行mw冷却以在低于几微开尔文度的温度(多普勒效应反冲极限的两或三倍)下产生深冷、受困的、中性原子的设备(参见参考文献：doppler cooling limit)。将样本12008的小动量与足够低速率和虚拟空间-时间点阵12002的空间相关吸收截面组合，可将每秒数百米的初始速率的原子减速至十分之一厘米/秒或小于一个毫米/秒之状态(参考文献：1)theodor w.和arthur l.schawlow.“cooling of gases by laser radiation.”optics communications 13.1(1975)；2)metcalf,harold j.&straten,peter van der(1999).laser cooling and trapping.springer-verlag new york,inc.)。
[0858]
cp.磁性mw陷阱(mmt)的另一个实施方式
[0859]
请参照图122。图122是例示根据本发明的第六实施方式的磁性mw陷阱(mmt)12202的示图。如图122中所示，mmt 12202利用磁性线圈装置12204来捕获自由原子簇12206(其中，自由原子簇12206可以是费米子粒子簇和类似的粒子簇)，并且利用mwe粒子源12004与mw滤波器(图122中未示出)生成的粒子束的相干物质波mwpb1-4一起来冷却自由原子簇12206。
[0860]
另外，自由原子簇12206的冷却处理流程(状态(a)-》状态(b)-》状态(c))的第一步骤(first steps)可参照图123a、图123b，其中，冷却的第一步骤与冷温度的热平衡环境相关联的状态诸如低于或不到液氦温度。如图123a、图123b中所示，在冷却处理流程期间，mwe粒子源12004与mw滤波器一起可发改变粒子束的相干物质波mwpb1-4的相干波长，以缩小mmt 12202的空间上大小。例如，在对应于时间t0的状态(a)下，粒子束的相干物质波mwpb1-4的相干波长较长，从而导致mmt 1220的虚拟点阵的大小较大；在对应于时间t1的状态(b)下，粒子束的相干物质波mwpb1-4的相干波长中等，从而导致mmt 1220的虚拟点阵的大小中等；以及在对应于时间t2的状态(c)下，粒子束的相干物质波mwpb1-4的相干波长较短，从而导致mmt 1220的虚拟点阵的大小变小。因此，mwe粒子源12004与mmt 12202一起可改变粒子
束的相干物质波mwpb1-4的相干波长，以通过在热平衡环境下的第一冷却处理流程(状态(a)-》状态(b)-》状态(c))，随后在绝热环境下的从状态(c)-》状态(b)-》状态(a)的第二步骤冷却处理流程，使自由原子簇12206处于降至大约或低于10^(-6)开尔文度的绝对冷冻状态。
[0861]
cq.精密原子钟的另一个实施方式(参考文献：1)long-sheng ma等人，“frequency uncertainty for optically referenced femtosecond laser frequency combs.”ieee journal of quantum electronics 43.2(2007)；2)lombardi等人，“nist primary frequency standards and the realization of the si second.”ncsli measure 2.4(2007)):
[0862]
请参照图124。图124是例示根据本发明的第七实施方式的超精密原子钟1240的示图。原子钟(或振荡器)的原理是简单的：由于特定化学元素所有的原子是相同的，因此它们应该在吸收能量或释放能量时产生确实相同的频率。原子粒子振荡器的谐振或发射频率(fo)是两个能级(具有能量e1的基态和具有能量e2的另一个激发态)之间的差异除以普朗克常数。如图124中所示，本发明公开了，新型超精密精度原子钟包括：低温冷却室12402、mwe粒子源12404(例如，玻色子、费米子等)、mw滤波器12406、包括微波注入单元、光学(例如，激光、mesar、光子等)注入单元等中的至少一个的能量注入单元12408、探测单元和mmt单元12412、发射检测器12414、原子枪12416、基准单元12418、分束器12420、差分放大器12422、频率调制本地振荡器12424、相位敏感检测器单元12426、压控晶体振荡器(vcxo)12428、频率合成器12430和频率稳定输出单元12432。常用的原子mwe粒子源建立在有限的参考用同位素上，它常是用于mmt和rf反应室内的诸如铯cs-133或铷rb-87或类等的碱金属。通常使用光泵浦，将粒子激发成已知高能态；当所施加的rf辐射场扫过捕获的自由原子簇12206的超精细频谱时，原子簇12206将吸收泵浦光的能量，并且光检测器提供并且输出被激发的粒子的发射辐射的频谱响应。吸收峰响应将操纵内置在vcxo反馈回路中的飞轮振荡器(即，调制本地振荡器)，以提供标准时间信号输出。对于原子钟装置可使得频率误差非常之小或者是可预测的，使得可实现高精度、可重复性和稳定性之时间标准。这是原子束可用作主时间标准的原因。除此之外，原子钟的发展对于人类来说已导致许多科技进步；诸如，严重地依赖于频率和时间标准的精确全球定位系统(gps)和区域导航卫星通信系统的系统、以及互联网或iot(物联网)区域中的应用。另外还可在许多科学研究学科中使用原子钟，诸如射电天文学中的甚长基线干涉测量仪(vlbi)的应用等。
[0863]
如图124中所示，mw滤波器12406可接收从mwe粒子源12404发射的粒子并且相应地生成3至6个粒子束的相干mw，其中，3至6个粒子束的相干mw用于在存在或不存在mw反射镜的情况下，在有限的3d密闭空间中形成虚拟空间-时间点阵(在mmt单元12412内)，并且在图124中只示出两个反射镜12413和3至6个或更多个粒子束的相干物质波中的两个粒子束的相干物质波mwpb1-2。低温冷却室12402是隔离状态，例如在密闭空间内空气、湿度、电、磁和热等的。
[0864]
如图124中所示，原子枪12416用于将多个费米子粒子(例如，与大约9.192ghz的其精细结构发射频率相关联的铯-133(cs)粒子或具有稳定本征精细结构发射频率的其他分子)发射到mmt单元12412，以形成捕获(例如，molasses)粒子的簇，其中通过3至6个粒子束的相干mw中的多个形成的方法，可使多个费米子粒子或分子被捕获到3d虚拟空间-时间有
限点阵空间中，其中，在多个费米子粒子或分子入射到冷却室12402的mmt单元12412中之前，可向多个费米子粒子或分子应用另外的预冷却台或单元来做预冷却之功能。
[0865]
如图124中所示，能量注入单元12408将能量注入所捕获的粒子或样本原子/粒子中，以将所捕获粒子或样本原子/离子激活成具有较高能量的激发态。
[0866]
如图124中所示，在所捕获粒子被激活成激发态之后，探测单元(图124中未示出)生成的探测束12410被表征为具有mwe能量或具有mw(无能量)，并且然后探测束12410可从激发态来激活(或引起/激励)所捕获粒子的发射(例如，通过荧光发射或通过辐射的受刺激发射)，其中，所捕获粒子的发射频率与所捕获粒子的特征发射频率相关联(例如，所捕获粒子的发射频率可以是：与在一定低温条件下介于两个能态之间的所捕获粒子过渡对应的基本频率)，并且其中，探测束12410本身可具有能量性质，或者它可没有能量或没有质量之性质，以对所捕获粒子的相对发射频率而言能够保持最小或零干涉，并且以得到最精确和稳定的准确范围(例如，高达10^(-16)至10^(-18)或更高的相对频率精度之时间标准)。
[0867]
然后，发射检测器12414可通过遵循探测束12410的激活来检测并且输出所捕获粒子的发射频率或相位性质。
[0868]
另外，mmt单元12412的功能可参照图122中所示的mmt 12202，并且可相应地对于领域的普通技术人员进行自说明。另外，基准单元12418、发射检测器12414、差分放大器12422、频率调制本地振荡器12424、相位敏感检测器单元12426、vcxo 12428和频率合成器12430可一起协作，并且被表征为锁定成可以将频率稳定输出信号传递到频率稳定输出单元12432的稳定状态的反馈回路，所以频率稳定输出单元12432可输出例如对应于1秒等的标准时钟信号，其中与原子钟对应，基准单元12418用于提供基准频率或相位性质，并且差分放大器单元12422将用于感测发射检测器12414的输出性质和基准单元提供的基准性质的差异。另外，频率调制本地振荡器12424、相位敏感检测器单元12426、vcxo 12428和频率合成器12430的操作原理等是本领域的普通技术人员所熟知的，所以为了简明起见，省略了对其进一步描述。
[0869]
另外，超精密精度原子钟1240需要在密闭空间内的部分真空环境和低湿度环境下操作。
[0870]
总之，本发明利用玻色子(例如，光子)和/或费米子(例如，电子、中子)的物质波，以将其应用于非接触角测量设备、临界任务检查设备、非侵入式诊断/治疗设备、用于从复合粒子束过滤物质波的方法、非侵入式测量设备、用于生成虚拟空间-时间点阵的设备和原子钟。因为玻色子(例如，光子)和/或费米子(例如，电子、中子)的物质波不包括能量，所以本发明不仅可解决诸如远程角测量、临界尺寸(cd)和缺陷检查以及原子钟之现有技术中所描述及对应的缺点，而且还可满足以上提到自然界中未来的各种发展。
[0871]
本领域的技术人员将容易观察到，在保持本发明教导的同时，可对装置和方法进行多种修改或改变。因此，以上公开披露与陈述应该被理解为只可以通过所附权利要求的边界和界限来限制。