2012年10月9日，法国物理学家塞尔日·阿罗什和美国物理学家大卫·维因兰德，因为各自发明并优化了测量与操控单个粒子的实验方法，并在实验中保持了单个粒子的量子特性而荣获2012年诺贝尔物理学奖。
　　为什么塞尔日·阿罗什和大卫·维因兰德的研究成果能得到诺贝尔奖组委会的青睐？让我们接着往下看。
　　20世纪初，随着量子理论的出现，物理学家们的研究对象从宏观物体拓展到了微观粒子。但是如何研究单个粒子的状态却是一个大难题。因为单个粒子很难从周围的环境中分离出来，而且，一旦它与周围的环境发生相互作用，就会立即丧失原本具有的特性。
　　为了说明这个问题，我们可以打个比方。如果某个物体能被肉眼看见，那么它要么得像太阳、电灯一样自己会持续发光，要么就必须能反射光，而且得有光持续照射到它的表面上。光线进入我们的眼睛成像，我们就看到了物体。但是如果照射在物体上的光一闪而过，你就没法分辨这个物体究竟是什么了。如果台灯持续发光，我们就能看到光线；如果台灯闪了一下就熄灭了，那我们只能感到光线一闪而过，却不能观察它的亮度、照射范围等。而单个光子包含的能量极其微小，存在时间极其短暂，所以就更难被观察了。
　　正因为如此，在相当长的一段时期内，物理学家们面对的最大难题，就是如何才能在不破坏粒子的量子特性的同时，将单个粒子孤立起来进行测量和操控。由于这个难题一直没能解决，量子物理学理论所预言的诸多神奇现象难以通过实验来观测和验证，只能存在于科学家们的 “思维实验”中。
　　塞尔日·阿罗什和大卫·维因兰德却告诉我们，直接测量单个粒子是有可能实现的。
　　塞尔日·阿罗什和他的研究小组设置了一个特别黑、特别冷的盒子，盒子内壁铺满了用超导材料制成的镜子——这种镜子能让单个光子在相距3厘米的镜片之间来回反弹超过0.1秒的时间。在这段时间内，光子的行程大约等于绕地球一周。与此同时，塞尔日·阿罗什把一个原子送入盒中，让原子在穿过盒子的过程中与光子相互作用。当原子从盒子的另一头“钻”出来时，根据原子的状态就能推断光子的状态。这就如同把一个静止不动的风车推入一间小黑屋，如果风车从屋里出来时是转动的，我们就能判断小黑屋中有风，并能根据风车转动的速度判断屋里的风速。
　　大卫·维因兰德则采用相反的手段测量与操控单个粒子：他先捕获带电的原子即离子，然后用激光控制和测量被捕离子。
　　瑞典皇家科学院常任秘书诺尔马克表示，这两位物理学家各自用创造性的实验方法开启了量子物理学实验领域的崭新大门，这种突破在之前是“不可想象”的。
　　【练一练】
　　如图1所示，一束混有不同质量、速度和电荷量的带正电的粒子，垂直射入正交的匀强电场和匀强磁场区域，结果发现有些粒子保持运动方向不发生偏转。让这些不发生偏转的粒子垂直进入一个匀强磁场中，粒子又分为a、b、c三束。对于这三束粒子，以下结论正确的是
　　A. 它们的动能大小一定相等
　　B. 它们的速度大小一定相等
　　C. 它们的质量大小一定不相等
　　D. 它们的电荷量与质量之比一定不相等
　　【参考答案】
　　BD （提示：根据带电粒子在正交的匀强电场和匀强磁场内做直线运动的条件Eq=qvB，可知这些粒子具有相同的速度，B正确，A不正确。它们进入后一磁场后，偏转半径不同，由qvB=可得R=，因为a、b、c三束粒子的v大小相同，B大小相同，所以R∝，D正确，C不正确。）