美NASA正研制量子疊加態(tài)原子干涉儀,計(jì)劃探測(cè)太空引力波
愛(ài)因斯坦曾預(yù)言了引力波的存在,但是如何探測(cè)到宇宙的引力波卻成為了橫亙?cè)诳茖W(xué)家面前的難題。引力波是大質(zhì)量天體(恒星或黑洞)運(yùn)動(dòng)時(shí)激發(fā)的向外傳播的時(shí)空漣漪,但其非常微弱,是如同幽靈般的存在,這為探測(cè)帶來(lái)了重重困難。
近日,美國(guó)NASA計(jì)劃利用“原子干涉儀”來(lái)對(duì)引力波進(jìn)行探測(cè)。目前美國(guó)NASA已經(jīng)對(duì)“先進(jìn)概念項(xiàng)目”投資,而原子干涉技術(shù)則屬于該項(xiàng)目。科學(xué)家計(jì)劃發(fā)射三顆相同的探測(cè)器,組成一個(gè)正三角形,這3顆探測(cè)器組成的巨大干涉儀能夠感受到引力波的微小變動(dòng)。
原子干涉儀是如何實(shí)現(xiàn)對(duì)引力波的探測(cè)的呢?科學(xué)家將一束光線分成兩束,讓其中的一束光線通過(guò)被測(cè)對(duì)象,最后再讓兩束光線發(fā)生干涉來(lái)對(duì)被測(cè)對(duì)象進(jìn)行精密測(cè)量。原子在激光冷卻技術(shù)下,能夠達(dá)到絕對(duì)零度(零下273攝氏度),通過(guò)發(fā)射激光脈沖,使原子進(jìn)入“量子疊加態(tài)”,沿著不同路線運(yùn)動(dòng)。原子經(jīng)過(guò)的路徑即使遇到極小的波動(dòng)或者改變,也能夠被儀器探測(cè)到,這就為探測(cè)引力波提供了可能。
科學(xué)家將會(huì)先在斯坦福大學(xué)物理實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行原子干涉實(shí)驗(yàn),為太空版的原子干涉儀的最終實(shí)現(xiàn)來(lái)奠定基礎(chǔ)。不過(guò)引力波探測(cè)器可能會(huì)在下個(gè)十年才能投入使用,人們還需要解決太多的挑戰(zhàn)。
該原子干涉技術(shù)不僅能夠用來(lái)探測(cè)太空中的引力波,而且還能用于軍用潛艇或飛行器的靈敏傳感器開(kāi)發(fā)領(lǐng)域。