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《科学》:在零重力下获得玻色—爱因斯坦凝聚

  科学:在零重力下获得玻色 - 爱因斯坦凝聚体

  这个结果可以用来开发原子干涉仪等精密测量仪器。
最近,德国科学家欧洲研究小组在量子气体微重力(QUANTUS)项目中取得了重要的成就随着他们的进步,他们成功开发了一种在失重条件下产生玻色 - 爱因斯坦凝聚的仪器。科学家希望这种零重力下的超低温量子气体能够开发高精度的测量仪器,如原子干涉仪,来测量地球引力场,同时解决物理学领域的一些基本问题。相关结果发表在最新的“科学”杂志上。物波干涉仪为基础物理学的测量和精确测量开辟了一条全新的途径。希望的源泉是玻色 - 爱因斯坦的干涉。当原子冷却到绝对零度时,玻色 - 爱因斯坦凝聚体是一种气态的超流态物质。在这种状态下,几乎所有的原子都聚集成最低能量的量子态,原子失去了独立的身份,可以用波函数来描述。这种物质状态与激光有很大的相似性。通过将玻色 - 爱因斯坦凝聚体中的原子相干耦合,可以获得全新的相干物质来源 - 原子激光。这种原子激光器是未来提高原子干涉仪灵敏度和精度的关键。现在,由德国汉诺威大学领导的QUANTUS项目成功地开发了一种新型仪器,其外观是一个与门大致一样高的圆柱体,其内部安装有原子芯片,螺线管,激光器和相机。该装置已应用于不来梅使用空间技术的146米降落塔和微重力中心(ZARM),并成功获得了无重力条件下的玻色 - 爱因斯坦凝聚物,在不来梅下降塔的自由落体实验中,宏观毫米波包在原子片上,观察到它的演化超过了一秒钟,科学家证实,这个波包中有超过10,000个原子是不确定的(即在玻色 - 爱因斯坦凝聚体中)通过光诊断的方法,该团队在不来梅塔楼进行了180多次试验,这是迄今为止最复杂,最稳定的试验,这些实验结果为今后研究原子干涉量子材料的演化及其应用奠定了基础作为惯性传感器
应用原子未来干涉仪测量地球的重力场从延伸到跨学科的应用弱等距原理量子实验。弱等价原则是广义相对论的理论基石。弱相等原理需要以与组成无关的物质波落在引力场中的方式。等效原理的检验可能有助于将量子力学和广义相对论统一成一个共同的理论。因此,量子材料等效原理试验是用爱因斯坦凝聚体验证爱因斯坦相对论的一个令人鼓舞的方法。
 

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