量子“蹦床”能夠檢測引力

許槑

(中國科學(xué)院 北京 100190)

這是世界上最小的蹦床(trampoline).彈跳的原子和激光一起能對引力進(jìn)行超精確的測量.

驗(yàn)證引力理論，如廣義相對論，可以利用超冷原子的集團(tuán)在一真空室內(nèi)的下落來精確地測量引力的強(qiáng)度.這種原子集團(tuán)被稱為玻色-愛因斯坦凝聚(Bose-Einstein Condensates簡稱BECs).BECs按照量子力學(xué)的波動狀態(tài)方式行事，互相干涉.干涉圖像有賴于諸原子所采取的路徑;因此，引力對于這些原子下落速度的影響可以用一干涉儀分析其干涉圖像被計(jì)算得出.下落時間越長，測得的結(jié)果越準(zhǔn)確，但也越難保持原子集團(tuán)的完整性.

法國Palaiseau光學(xué)研究所的布耶爾(P.Bouyer)和同事們用一“量子蹦床”來延長BECs的下落時間.他們將特殊設(shè)計(jì)的激光脈沖射入在狹窄小室內(nèi)下落的BECs.脈沖受BECs的影響完全類似于光束受晶體點(diǎn)陣的影響：因?yàn)樵语@示波動狀的行為，故它們被衍射的方式雷同于光束被晶體衍射的方式.

調(diào)諧激光，割裂這種波動，使其有些組份向上跳動，當(dāng)這部分回落時激光脈沖使此部分二次割裂，依此類推.最終，各小部分重組形成一干涉圖像.這樣的設(shè)計(jì)其精確度不及現(xiàn)成的原子干涉計(jì).小組準(zhǔn)備用較輕的原子，如氫和鋰原子，它們在每次跳起后比較重的原子要飄浮較長的時間;這與用較重原子形成一較長的干涉計(jì)有等同的效果.

本文譯自 Anil Ananthaswamy , Quantum