意大利研究(jiū)人員(yuán)第(dì)一次成功實施了直接測量重力曲率的實驗,這一成果標誌著他們可能改進牛頓重力(lì)常數G。相關成果發布在近期《物理評論快報》雜誌上。
很多(duō)年來,科學家已經發明了很(hěn)多種複雜的方法來測量(liàng)重力,最新的方法(fǎ)是利用原子幹涉法。這種方法通過原子的量子(zǐ)機械波動性質,使相關距離測量具有較高精度。直到現在,研究人員已經能夠測(cè)量(liàng)隨高度增加而變化的重(chóng)力,在幾英(yīng)尺的範圍內(nèi)都能測出重力漸變。
新(xīn)的研究成果能測(cè)量由大質量引起的引力變化,這種變(biàn)化梯度被稱為重力曲率。據(jù)物理學家組織網近日報道,為了直接測量梯度的變(biàn)化,需要在三個不同高度(dù)進行測量。測量(liàng)臨近(jìn)兩個點的重力,產生兩個不同的結果,再分別除以(yǐ)兩個點(diǎn)之間的距離,得出(chū)不同的值,形成梯度。在三個點測量重力則(zé)能計算出變化率,即(jí)重力曲率。這個(gè)測(cè)量方法最初在2002年被提出,意大(dà)利研究人員的實驗(yàn)正是基於(yú)這個假設進行的。
為了同(tóng)時在三個位置測量重(chóng)力,研究人員(yuán)在(zài)一(yī)米長管內的三個不同高度,創建了三個超冷原子羽(yǔ)流。管子的(de)上半部(bù)分被鎢合(hé)金材(cái)料包裹,用來(lái)增(zēng)加引力場的(de)變化。用能引起羽流一分為二的激光脈衝來輻射原(yuán)子,一部分原子吸收了光子,另一部分則仍處於基(jī)礎狀態。在測(cè)量時間段內,增加的動(dòng)量讓第一部分原子下降了一段距離,引起了兩部分之間的(de)量子波周期差異。然(rán)後,研究人(rén)員將(jiāng)增加兩波脈衝,讓這兩部分重新組合(hé),並讓他們能夠相互幹涉。正如預測的那樣,測(cè)量這種幹涉作用,能計算出(chū)重力加速(sù)度(dù)和曲率的變化(huà)。
研(yán)究人員相信(xìn),用他(tā)們的方法能夠(gòu)很好地(dì)改進(jìn)對G常(cháng)數的測量(liàng),這在(zài)地理和地圖繪製等工作中意義非(fēi)凡。
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更多>2018-10-12