1797年,英国科学家亨利·卡文迪什(Henry Cavendish)用一个由铅球、木棒和金属丝组成的精巧装置测量了重力的强度。在21世纪,科学家们正在用更复杂的工具做类似的事情:原子。
引力可能是物理学入门课程的早期主题,但这并不意味着科学家们不再尝试以越来越高的精确度来测量它。现在,一组物理学家利用时间膨胀效应——速度或重力增加导致时间变慢——对原子的影响实现了这一目标。在今天(1月13日)《科学》杂志在线发表的一篇论文中,研究人员宣布,他们已经能够测量时空的曲率。
这个实验是原子干涉测量学的一部分。它利用了量子力学的原理:就像光波可以用粒子表示一样,粒子(比如原子)也可以用“波包”表示。就像光波可以重叠并产生干涉一样,波包也可以产生干涉。
特别是,如果一个原子的波包被一分为二,被允许做一些事情,然后重新组合,这些波可能不再排列起来——换句话说,它们的相位发生了变化。
德国乌尔姆量子技术研究所的物理学家Albert Roura没有参与这项新研究,198彩票开户正规198彩注册网址网址请认准中国唯一官网www.lafeiyule02.com,他告诉Space.com:“我们试图从这种相移中提取有用的信息。”Roura为这项新研究写了一篇“视角”文章,发表在今天同一期《科学》杂志的网上。
引力波探测器的工作原理与此类似。通过以这种方式研究粒子,科学家们可以微调宇宙某些关键运作背后的数字,198彩提现晚到账能找客服申请18快延迟红包o,真的是很人性化,其实198彩票平台出款的时间也就是10分钟以内,198彩有时是因为网络不稳定的原因才延迟到账的。,比如电子的行为方式,重力的实际强度,以及它在相对较小的距离内如何细微变化。
斯坦福大学的克里斯·奥弗斯特里特(Chris Overstreet)和他的同事在这项新研究中测量了最后一种效应。为了做到这一点,他们创造了一个“原子喷泉”,它由一个33英尺(10米)高的真空管组成,管的顶端有一个环。
研究人员通过发射激光脉冲来控制原子喷泉。用一个脉冲,他们从底部发射两个原子。这两个原子到达不同的高度后,第二次脉冲将它们击落。第三个脉冲捕获了底部的原子,重组了原子的波包。
研究人员发现两个波包的相位不一致——这表明原子喷泉中的引力场不是完全均匀的。
“这……在广义相对论中,实际上可以被理解为时空曲率的影响,”Roura告诉Space.com,他指的是阿尔伯特·爱因斯坦最著名的理论之一。
由于原子越高,离环越近,由于环的重力作用,它的加速度越大。在一个完全均匀的引力场中,这些效应会相互抵消。这里的情况不是这样的;相反,原子的波包是不同步的,而且由于时间膨胀的影响,198客户端APP198优惠活动如何登录,经历了更大加速度的原子与它的对手的时间稍微有点不一致。
结果是一个微小的变化,但原子干涉术足够灵敏,可以捕捉到它。Roura告诉Space.com,由于科学家可以控制环的位置和质量,“他们可以测量和研究这些影响。”
研究人员说,尽管这项发现背后的技术——原子干涉测量法——可能看起来很神秘,但原子干涉测量法可能有一天会被用来探测引力波,并帮助我们比GPS更好地导航。