一种测量重力的新方法:使用漂浮的原子

未知 2019-11-11 10:51
一种测量重力的新方法:使用漂浮的原子

一种测量重力的新方法:使用漂浮的原子

 

加州大学伯克利分校的一组研究人员发现了一种测量重力的新方法——通过记录悬浮在激光空气中的假想状态下原子的差异。在他们发表在《科学》杂志上的论文中,该小组描述了他们的新技术,并解释了为什么他们认为它比传统方法更有用。

目前,进行重力实验的标准方法是把物体放入屏蔽管中,然后用仪器测量它们的运动速度。除了让研究人员对引力的相互作用有一个非常短暂的了解外,这些方法还常常沦为偶然产生的杂散磁场的牺牲品。在这项新的研究中,研究人员发现了一种测量重力的方法,这种方法完全不涉及到掉落物体。

新方法是在一个小房间里向空气中释放一团铯原子,然后用闪光灯将其中几个原子分裂成叠加态。一旦分裂,激光被用来保持所有原子的固定位置,每对原子中的一个比它的配偶稍微高一点。然后,研究小组测量了每个原子受重力影响的波粒二象性。通过测量成对原子之间的对偶性差异(因为它们与地球的距离不同),研究人员能够测量出重力。

值得注意的是,这项技术可以让测量在更长的时间跨度内进行,因为被测量的原子不会移动。此外,它还可以用来测量两个物体之间的万有引力,比如大理石对原子的引力。而且由于用来测量这种引力的仪器很小,所以更容易屏蔽来自随机磁场的干扰。它还允许建造便携式重力测量设备,可以用来测量地球在不同地点的引力,这是一种帮助识别矿藏的可能方法。更进一步说,这种测量引力的新方法可能会被证明对试图了解暗物质性质的科学家和测试其他物理概念(如等效原理)有用。

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