超冷原子傳感技術(shù)成功檢測(cè)太空環(huán)境變化

科技日?qǐng)?bào)記者 劉霞

美國(guó)國(guó)家航空航天局的冷原子實(shí)驗(yàn)團(tuán)隊(duì)利用原子干涉儀等量子傳感工具，成功測(cè)量了國(guó)際空間站的細(xì)微振動(dòng)。這是科學(xué)家首次使用超冷原子檢測(cè)太空環(huán)境的變化。相關(guān)論文發(fā)表于13日出版的《自然·通訊》雜志。

國(guó)際空間站上安裝的原子干涉儀。圖片來(lái)源：《自然·通訊》雜志

原子干涉儀可精確測(cè)量重力、磁場(chǎng)和其他力?？茖W(xué)家一直在地球上利用該傳感器研究重力的基本性質(zhì)，促進(jìn)了飛機(jī)和船舶導(dǎo)航技術(shù)的發(fā)展。他們也渴望在太空中應(yīng)用該技術(shù)，因?yàn)樘盏奈⒅亓Νh(huán)境可延長(zhǎng)測(cè)量時(shí)間，并獲得更高靈敏度。但原子干涉儀此前無(wú)法單獨(dú)在太空長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，在最新研究中，冷原子實(shí)驗(yàn)室的原子干涉儀做到了這一點(diǎn)。

2018年，冷原子實(shí)驗(yàn)室進(jìn)駐國(guó)際空間站。科學(xué)家希望將其長(zhǎng)期置于低地球軌道的微重力環(huán)境，通過(guò)相關(guān)研究推進(jìn)量子科學(xué)發(fā)展。該實(shí)驗(yàn)室能將原子冷卻到幾乎絕對(duì)零度。在此溫度下，一些原子會(huì)形成玻色—愛(ài)因斯坦凝聚態(tài)（BEC）。在BEC下的原子處于相同量子態(tài)，其微觀(guān)量子特性會(huì)變得宏觀(guān)，更便于科學(xué)家開(kāi)展相關(guān)研究。在微重力環(huán)境下，BEC可以達(dá)到更低溫度并存在更長(zhǎng)時(shí)間，為科學(xué)家提供了更多研究機(jī)會(huì)。其中的原子干涉儀是利用原子的量子特性進(jìn)行精確測(cè)量的傳感器之一。

研究人員表示，對(duì)引力進(jìn)行精確測(cè)量可提供更多關(guān)于暗物質(zhì)和暗能量本質(zhì)的信息。原子干涉儀也可利用全新方式檢驗(yàn)愛(ài)因斯坦的廣義相對(duì)論。