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測試項目

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研究人員檢測到目前為止測量得最小的力
來源: 發布時間:2016-10-18616

測量極其小的力和運動。例如,在激光干涉引力波天文臺(LIGO),科學家們試圖記錄小至質子直徑的1/1000的運動。

      所有超級敏感的力檢測器的中央是機械振蕩器,這些系統將作用力轉化為可以測量到的機械運動。隨著對力和運動測量的敏感性到達量子級別,它將面臨海森堡不確定原理強加的障礙,這一原理提出測量本身會擾亂振蕩器的運動,這個現象被稱為“量子反向作用”。這種障礙被稱為標準量子極限。在過去的幾十年間,科學家們部署了一系列策略以減少量子反向作用,盡可能接近SQL,但這些技術中最好的也差SQL六到八個數量級。

      “我們測量力的敏感性是目前為止最接近的SQL,”研究首席作者、史丹博-庫倫研究小組的成員西德尼·施瑞普勒這樣說道。“我們能夠獲得這樣高的敏感性是因為我們的機械振蕩器只由1200個原子組成。”

      在由施瑞普勒、史丹博-庫倫和他的同事們使用的實驗設置里,機械振蕩器元素是銣原子氣體,它被光學圍困并冷卻到接近絕對零度。這種光學陷阱由兩個波長分別為860和840納米的駐波光場組成,它們能夠對原子產生數值相等但方向相反的軸向力。通過調制840納米光場的振幅來誘發氣體的質心運動,然后利用780納米波長的探測光來測量這一運動。

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