量子“蹦床”能夠檢測(cè)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(duì)引力進(jìn)行超精確的測(cè)量.

驗(yàn)證引力理論，如廣義相對(duì)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(cè)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(jiǎn)稱BECs).BECs按照量子力學(xué)的波動(dòng)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(duì)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(shí)間越長(zhǎng)，測(cè)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(zhǎng)BECs的下落時(shí)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(dòng)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(dòng)，使其有些組份向上跳動(dòng)，當(dāng)這部分回落時(shí)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?cè)诿看翁鸷蟊容^重的原子要飄浮較長(zhǎng)的時(shí)間;這與用較重原子形成一較長(zhǎng)的干涉計(jì)有等同的效果.

本文譯自 Anil Ananthaswamy , Quantum