加州大學(xué)伯克利分?？茖W(xué)家發(fā)明了一種測量重力的新方法，即通過記錄激光懸浮在空氣中假設(shè)狀態(tài)下原子的差異。在發(fā)表在《科學(xué)》期刊上的研究論文中，研究團(tuán)隊描述了其新技術(shù)，并解釋了為什么他們認(rèn)為它將比傳統(tǒng)方法更有用。

目前，進(jìn)行重力實驗的標(biāo)準(zhǔn)方法是將物體放入屏蔽管中，并在儀器發(fā)出嗡嗡聲時測量它們。除了讓研究人員對引力相互作用有一個非常簡短的了解外，這些方法經(jīng)常會成為無意中雜散磁場的犧牲品。

在這項新研究中，研究人員發(fā)現(xiàn)了一種測量重力的方法，這種方法根本不涉及投擲物體。新方法包括在一個小室中向空氣中釋放銫原子云，然后使用閃光燈將其中幾個分裂為疊加態(tài)。一旦分裂，激光被用來將所有原子保持在固定的位置，每對中的一個略高于其配偶。然后，研究小組測量了每個原子的波粒二象性，這是受重力影響的。通過測量成對原子之間的二象性差異(因為它們與地球的距離不同)，研究人員能夠提出對重力的測量。

值得注意的是，這項技術(shù)將能在更長的時間跨度內(nèi)進(jìn)行測量，因為被測量的原子不移動。此外，它還可以用來測量兩個物體之間的引力，例如大理石對原子的引力。而且，由于用于測量這種吸引力的設(shè)備很小，因此更容易屏蔽來自隨機(jī)磁場的干擾。它還可以建造便攜式重力測量設(shè)備，可以用來測量不同位置的地球引力，這是一種幫助識別礦藏的可能方法。

更進(jìn)一步，測量引力的新方法，可能會對試圖理解暗物質(zhì)的本質(zhì)和測試其他物理概念(如等效原理)的科學(xué)家有用。在干涉儀裝置中利用原子的波動特性可以用來提**確的重力測量。精度受限于干涉測量的時間尺度，而干涉測量的時間尺度又受限于原子下降的距離，對于10米落塔來說，通常只有幾秒鐘多一點。其中干涉測量時間可以延長到20秒，新的干涉儀設(shè)計和隨后提高的精度可用于進(jìn)行廣義相對論基本測試以及其他勢的精確測量。

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參考期刊《科學(xué)》

DOI: 10.1126/science.aay64289

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