叠加态原子测量引力 新方法有助助于暗物质“性格”

在光学腔驻波加持下，处于量子叠加态的原子克服地球引力悬浮空中。图片来源：物理学家组织网

科技日报北京11月11日电 (记者刘霞)美国科学家在最新一期《科学》杂志发表论文称，他们发现了一种利用叠加态原子测量引力的新方法。该方法不仅可用于测量两个物体之间的引力，还有助于了解暗物质的“性格”，检验等效原理等物理思想。

目前，测量引力的标准方法是将物体置于屏蔽管内，在它们沿管下滑时对其进行测量。但此类方法只能让研究人员短暂一窥引力作用，而且还经常因为磁场干扰而功亏一篑。

在最新研究中，科学家找到了一种不需要利用物体掉落而测量引力的方法。

在新方法中，加州大学伯克利分校的研究小组首先朝小腔室内释放出一团铯原子，然后用闪光灯让其中几个原子处于叠加态，接着用激光施加“定身咒”，让这些处于叠加态的原子保持在固定位置，且每对原子中一个原子略高于其“同伴”。然后，他们测量了每个原子的波粒二象性。波粒二象性会受到引力的影响，叠加态原子对中的两个原子与地球的距离不同，导致引力对其波粒二象性的影响不同，研究人员可通过波粒二象性的差异测量出引力。

新方法的最大优点是，由于被测原子是固定的，研究人员可以长时间进行观测。这个方法还可用于测量两个物体之间的引力，例如大理石对一个原子的引力。此外，由于测量设备很小，所以更容易屏蔽来自随机磁场的干涉。

研究人员称，借助这一方法，或许可以制造出便携式引力测量设备，用来测量地球上不同位置的引力，从而识别出矿藏。这一新方法也有望让科学家厘清暗物质的“性格”，或者验证等效原理等其他物理思想。

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