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德國科學家使用國際空間站冷原子實驗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 點擊量：9163
德國科學家使用了國際空間站上的冷原子實驗室，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。幾十年來科學家一直在對該原理開展測試。
近日，德國科學家使用了國際空間站上的冷原子實驗室，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行的首個涉及兩種極冷原子的實驗。
在冷原子實驗室內(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驗室中制造了兩個干涉儀，但需要進一步優(yōu)化，才能用其全面測試等效原理。在冷原子實驗室獲得的結(jié)果預計將比基于衛(wèi)星的測試結(jié)果準確數(shù)百倍，比基于地球的實驗結(jié)果準確數(shù)十萬倍。
研究人員指出，等效原理是理解引力的基石，但這些實驗不僅僅測試廣義相對論，可能會有一些標準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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