漂浮的原子来测量重力。免费技术图书馆新闻

浮动原子测量重力

25.11.2019

来自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以及与这些力相关的影响的新方法。这种方法的基础是测量处于量子叠加状态的原子之间的最小差异，这些原子在真空室内被激光保持在“浮动”状态。伯克利研究人员认为，在某些情况下，这种新方法将比目前使用的进行此类测量的传统方法更方便和有用。

目前测量重力和用地球重力进行实验的标准方法是从一定高度坠落各种物体。同时，将物体落入垂直管道内，在管道内形成深度真空，同时也是一个屏障，可阻挡许多外部因素对高灵敏度测量设备的影响。

不幸的是，这种方法让科学家有机会在相当短的时间内观察引力的影响，此外，这种实验的结果往往会因外部磁场和电场的无意影响而失真。新方法允许以根本不使用任何坠落或移动物体的方式测量重力。

为了用新方法测量重力，将一团铯原子喷射到一个小型真空室内。之后，在激光闪光的帮助下，这些原子被置于量子叠加态，成对地在空间中占据固定位置。此外，一切都是以这样一种方式组织的，即一对原子中的一个原子总是高于第二个原子。

该方法的测量值是数值反映每个原子的波分量的值，原子作为量子粒子，具有量子波二元性，既是粒子又是波。位于距地球不同距离的粒子的测量值的差异，并允许您以相当高的精度计算重力值。

请注意，新的重力测量方法具有许多显着优势。在它的帮助下，您可以进行任意长时间的测量，从而提高所获得值的准确性。此外，同样的方法不仅可以用于测量地球引力，还可以测量两个粒子之间的引力相互作用，例如实验中使用的铯原子。

由于真空室尺寸小，该室更容易屏蔽和保护免受所有可能的不良外部影响。多亏了这一点，未来将有可能创建一个足够便携的设备，该设备可用于测量地球表面各个点的重力，并在低地球轨道上进行类似的测量。

一种测量重力的新方法对于研究暗物质和能量问题的科学家来说可能是一个非常有用的工具，并允许测试其他基本的物理事物，例如等效原理。

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