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发明测量重力的全新方法,还能测量一块大理石对一个原子的引力!

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发表于 2020-10-16 13:28 | 显示全部楼层 |阅读模式
发明测量重力的全新方法,还能测量一块大理石对一个原子的引力!

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天文物理 Today

加州大学伯克利分校科学家发明了一种测量重力的新方法,即通过记录激光悬浮在空气中假设状态下原子的差异。在发表在《科学》期刊上的研究论文中,研究团队描述了其新技术,并解释了为什么他们认为它将比传统方法更有用。目前,进行重力实验的标准方法是将物体放入屏蔽管中,并在仪器发出嗡嗡声时测量它们。除了让研究人员对引力相互作用有一个非常简短的了解外,这些方法经常会成为无意中杂散磁场的牺牲品。

                               
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在这项新研究中,研究人员发现了一种测量重力的方法,这种方法根本不涉及投掷物体。新方法包括在一个小室中向空气中释放铯原子云,然后使用闪光灯将其中几个分裂为叠加态。一旦分裂,激光被用来将所有原子保持在固定的位置,每对中的一个略高于其配偶。然后,研究小组测量了每个原子的波粒二象性,这是受重力影响的。
通过测量成对原子之间的二象性差异(因为它们与地球的距离不同),研究人员能够提出对重力的测量。值得注意的是,这项技术将能在更长的时间跨度内进行测量,因为被测量的原子不移动。此外,它还可以用来测量两个物体之间的引力,例如大理石对原子的引力。

                               
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而且,由于用于测量这种吸引力的设备很小,因此更容易屏蔽来自随机磁场的干扰。它还可以建造便携式重力测量设备,可以用来测量不同位置的地球引力,这是一种帮助识别矿藏的可能方法。更进一步,测量引力的新方法,可能会对试图理解暗物质的本质和测试其他物理概念(如等效原理)的科学家有用。

                               
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在干涉仪装置中利用原子的波动特性可以用来提供精确的重力测量。精度受限于干涉测量的时间尺度,而干涉测量的时间尺度又受限于原子下降的距离,对于10米落塔来说,通常只有几秒钟多一点。其中干涉测量时间可以延长到20秒,新的干涉仪设计和随后提高的精度可用于进行广义相对论基本测试以及其他势的精确测量。

博科园|Copyright Science X Network/Bob Yirka,Phys
参考期刊《科学》
DOI: 10.1126/science.aay64289


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