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德國(guó)科學(xué)家使用國(guó)際空間站冷原子實(shí)驗(yàn)室開展迄今最精確等效原理測(cè)試
2023年11月17日 13:03:47
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：9198
德國(guó)科學(xué)家使用了國(guó)際空間站上的冷原子實(shí)驗(yàn)室，以研究只有在原子極冷和引力極低時(shí)才能觀察到的量子效應(yīng)，對(duì)愛因斯坦廣義相對(duì)論的基本原理(等效原理)開展迄今最精確測(cè)試，
【化工儀器網(wǎng) 行業(yè)百態(tài)】等效原理是引力的最基本的物理性質(zhì)，指當(dāng)引力是作用在物體上的唯一力時(shí)，所有物體都以相同加速度下落。愛因斯坦于1911年注意到這一規(guī)律，1915年正式以原理的形式提出。等效原理是廣義相對(duì)論的第一個(gè)基本原理，也是整個(gè)廣義相對(duì)論的核心。幾十年來科學(xué)家一直在對(duì)該原理開展測(cè)試。
近日，德國(guó)科學(xué)家使用了國(guó)際空間站上的冷原子實(shí)驗(yàn)室，以研究只有在原子極冷和引力極低時(shí)才能觀察到的量子效應(yīng)，對(duì)愛因斯坦廣義相對(duì)論的基本原理(等效原理)開展迄今最精確測(cè)試，這也是國(guó)際空間站上進(jìn)行的首個(gè)涉及兩種極冷原子的實(shí)驗(yàn)。
在冷原子實(shí)驗(yàn)室內(nèi)，原子被限制在芯片內(nèi)，磁力和激光的推動(dòng)、拉動(dòng)和撞擊會(huì)使其變得非常冷。在絕對(duì)零度以上僅十億分之一攝氏度下，由于量子效應(yīng)，這些原子的“行為”像一組重疊的“物質(zhì)波”，而非單個(gè)粒子。
研究人員冷卻了同一芯片上的鉀原子和銣原子，然后有效地將芯片變成了兩個(gè)獨(dú)立的干涉儀。干涉儀會(huì)根據(jù)“物質(zhì)波”碰撞產(chǎn)生的模式測(cè)量加速度，如果兩個(gè)干涉儀記錄的加速度值不同，等效原理就會(huì)被打破。
雖然研究人員已成功地在冷原子實(shí)驗(yàn)室中制造了兩個(gè)干涉儀，但需要進(jìn)一步優(yōu)化，才能用其全面測(cè)試等效原理。在冷原子實(shí)驗(yàn)室獲得的結(jié)果預(yù)計(jì)將比基于衛(wèi)星的測(cè)試結(jié)果準(zhǔn)確數(shù)百倍，比基于地球的實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確數(shù)十萬倍。
研究人員指出，等效原理是理解引力的基石，但這些實(shí)驗(yàn)不僅僅測(cè)試廣義相對(duì)論，可能會(huì)有一些標(biāo)準(zhǔn)模型中沒有囊括的新粒子打破這一原理。
相關(guān)成果Quantum gas mixtures and dual-species atom interferometry in space于近日發(fā)表在《自然(Nature)》雜志
參考來源：科技日?qǐng)?bào)
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