量子效应测量重力

量子效应测量重力。Quantum effects measure gravity.

量子效应测量重力详细介绍

量子效应测量重力。Quantum effects measure gravity.

今天科研中许多最灵敏的测量依赖于非常巧妙地利用量子效应来获得最大的精度。意大利佛罗伦萨大学进行的重力测量实验中所用到的量子效应是布洛赫振荡（Bloch Oscillation）。当粒子处于周期势场（Periodic Potential）中，比如理想晶格中的电子，并且再受到外加稳恒力的作用，比如说沿固定方向的电场力，奇异的布洛赫振荡现象就会发生。在这种现象中电子并不会如人们通常所预期的那样沿着稳恒力的方向加速运动，而是不断地前后振动。

在由Guglielmo Tino和他的佛罗伦萨小组进行的新实验中，将超冷的金属锶（Sr: Strontium）原子放置在由激光束十字形交叉地形成的纵向光阱（Optical Trap）中，而稳恒力则是重力。

这个实验有什么特殊之处吗？首先，虽然布洛赫振荡早就被观察到了，但是持续的时间从来没有能够达到十秒，而这正是新实验最大的成功。并且能够同时联系重力和量子力学的实验也是非常少见的。

除此之外，虽然实验所用的锶原子形成的原子云不能够以所谓的玻色凝聚的状态存在，这些原子会大规模地吸收用来俘获原子的激光，也就是说能够以一种连续的方式而不是随机的方式吸收光子。吸收了光子之后的锶原子会很快地辐射出能量，然后再吸收光子，进入新一轮的循环。通过这种方式每个原子可以吸收上千个光子而不是几十个光子，这在以前的实验中是达不到的。

最后，仔细地观察布洛赫振荡能够精确地测量稳恒力，在这个实验中是重力的强度，精度可以达到百万分之一。