原子「比薩斜塔實驗」精度創新紀錄

2020-11-24 人民網

原標題：原子「比薩斜塔實驗」精度創新紀錄

　　記者日前從中科院武漢物理與數學研究所獲悉，由該所研究員詹明生和王謹領導的課題組通過設計創新性的冷原子幹涉方案，使微觀粒子弱等效原理檢驗精度達到10-8，從而刷新了此前國際最高檢驗精度10-7。相關成果發表於《物理評論快報》。

　　據介紹，團隊成員用銣-85和銣-87兩種原子幹涉儀構建了一個微觀世界的「比薩斜塔實驗」：用原子噴泉和受激拉曼躍遷技術，實現兩個同步自由落體的原子幹涉儀，並由此測量兩種原子重力加速度是否有差異。

　　科學家提出一種新的四頻雙衍射拉曼冷原子幹涉方案。該方案對外場不敏感，並可實現不同組分原子相位噪聲的高度共模抑制。在積分3200秒後，雙原子幹涉儀差分測量統計不確定度為0.8×10-8。系統誤差評定表明，在10-8精度下弱等效原理依然成立。

　　伽利略所做的「比薩斜塔實驗」所驗證的弱等效原理，也被稱為自由落體普適性原理。它是愛因斯坦廣義相對論建立的基礎。300多年來，科學家利用宏觀物體作為檢驗質量的實驗，檢驗的精度從10-1提高到10-13，弱等效原理依然成立。

　　詹明生介紹說，諸如大統一理論、暴脹模型、弦理論、圈量子引力理論等，幾乎所有試圖將引力與標準模型統一起來的新理論都要求等效原理破缺。近年來，科學界興起利用新發展起來的冷原子幹涉技術，用原子作為檢驗質量，來檢驗弱等效原理對微觀粒子是否成立。然而，十多年來檢驗精度一直停留在10-7水平。

　　據了解，由武漢物數所冷原子研究團隊自主研發的十米噴泉式高精度原子幹涉儀預計在2017年正式建成，有望再次刷新原子等效原理檢驗新精度。（記者魯偉 通訊員羅芳）

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    按照慣例，開頭先來幾句廢話：比薩斜塔作為義大利最優秀的文化遺產，被譽為中世紀七大建築奇蹟之一。它斜而不倒的優美造型在全世界都獨一無二，是聞名世界的經典之作。可能很多人知道比薩斜塔是因為中學課本上的那個故事——《兩個鐵球同時落地》：話說在1590年，伽利略在認真研究了亞里斯多德的「物體落下的速度和它的質量成正比」這個觀點後產生了質疑。於是他就帶領自己的學生做了個實驗，登上了比薩斜塔的頂層，讓手中兩個質量不等的鐵球同時從塔頂垂直自由落下，結果他的學生不幸被鐵球砸死了。
  • 每天一個你一直認為是真的故事:比薩斜塔
    相信大家在語文課本中都曾經看到過伽利略比薩斜塔實驗，這個說法最早出現在伽利略的學生維維亞尼寫的《伽利略傳》。他的學生在書中寫到：「我的老師曾登上比薩斜塔在許多哲學家和科學家的目前將兩個重量不一樣的鐵球懸空後，同時在塔上將其拋下，結果聽說落地。」
  • 子彈說 | 不靠譜的名人故事(五)伽利略與比薩斜塔
    這個青史留名的故事最大的貢獻並非伽利略的試驗成果，而是讓我們都知道了比薩斜塔，從此比薩斜塔成為了全世界最著名的景點之一，無數遊客慕名而來。根據維瓦尼的記述，伽利略在比薩擔任教授時（大約25歲），特地召集了比薩大學的所有教授和學生，請他們來觀摩斜塔實驗。
  • 比薩斜塔,歷經多年依然斜而不倒,至今也沒有準確答案
    歡迎大家來到百家號園中盛開的菊花，今天小編給大家推薦的是比薩斜塔。比薩斜塔是一座有近1000年歷史的鐘樓建築，它高高矗立在比薩奇蹟廣場上。自從伽利略在比薩斜塔上扔下兩個鐵球起，比薩斜塔就在人類歷史上留下了不可磨滅的印記。這座12世紀的建築原先是一個比薩大教堂的鐘樓，但是建成後不久這裡就開始朝東南傾斜，至今依然以每年1毫米的速度傾斜著。神奇的是，雖然斜塔傾斜得很厲害，就是斜而不倒，這也成為世界建築史上一樁難解的公案。
  • 伽利略在比薩斜塔上扔過鐵球嗎
    例如，1586 年，荷蘭人斯梯芬在他的一本關於力學的書中寫道：「反對亞裡土多德的實驗是這樣的：讓我們拿兩隻鉛球，其中一隻比另一隻重十倍，把它們從30英尺的高度同時丟下來，落在一塊木板或者什麼可以發出清晰響聲的東西上面，那麼，我們會看出輕鉛球並不需要比重鉛球十倍的時間，而是同時落到地板上，因此它們發出的聲音聽上去就像一個聲音一樣。」這一記載比伽利略當比薩大學教授還早了三年。