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德國科學(xué)家使用國際空間站冷原子實(shí)驗(yàn)室開展迄今最精確等效原理測試
2023年11月17日 13:03:47
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：楊 點(diǎn)擊量：9215
德國科學(xué)家使用了國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才能觀察到的量子效應(yīng)，對愛因斯坦廣義相對論的基本原理(等效原理)開展迄今最精確測試，
【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，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論的第一個基本原理，也是整個廣義相對論的核心。幾十年來科學(xué)家一直在對該原理開展測試。
近日，德國科學(xué)家使用了國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才能觀察到的量子效應(yīng)，對愛因斯坦廣義相對論的基本原理(等效原理)開展迄今最精確測試，這也是國際空間站上進(jìn)行的首個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、拉動和撞擊會使其變得非常冷。在絕對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獨(dú)立的干涉儀。干涉儀會根據(jù)“物質(zhì)波”碰撞產(chǎn)生的模式測量加速度，如果兩個干涉儀記錄的加速度值不同，等效原理就會被打破。
雖然研究人員已成功地在冷原子實(shí)驗(yàn)室中制造了兩個干涉儀，但需要進(jìn)一步優(yōu)化，才能用其全面測試等效原理。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)不僅僅測試廣義相對論，可能會有一些標(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：科技日報
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