美NASA正研制量子疊加態(tài)原子干涉儀,計劃探測太空引力波
愛因斯坦曾預(yù)言了引力波的存在,但是如何探測到宇宙的引力波卻成為了橫亙在科學(xué)家面前的難題。引力波是大質(zhì)量天體(恒星或黑洞)運(yùn)動時激發(fā)的向外傳播的時空漣漪,但其非常微弱,是如同幽靈般的存在,這為探測帶來了重重困難。
近日,美國NASA計劃利用“原子干涉儀”來對引力波進(jìn)行探測。目前美國NASA已經(jīng)對“先進(jìn)概念項目”投資,而原子干涉技術(shù)則屬于該項目。科學(xué)家計劃發(fā)射三顆相同的探測器,組成一個正三角形,這3顆探測器組成的巨大干涉儀能夠感受到引力波的微小變動。
原子干涉儀是如何實現(xiàn)對引力波的探測的呢?科學(xué)家將一束光線分成兩束,讓其中的一束光線通過被測對象,最后再讓兩束光線發(fā)生干涉來對被測對象進(jìn)行精密測量。原子在激光冷卻技術(shù)下,能夠達(dá)到絕對零度(零下273攝氏度),通過發(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。原子經(jīng)過的路徑即使遇到極小的波動或者改變,也能夠被儀器探測到,這就為探測引力波提供了可能。
科學(xué)家將會先在斯坦福大學(xué)物理實驗室進(jìn)行原子干涉實驗,為太空版的原子干涉儀的最終實現(xiàn)來奠定基礎(chǔ)。不過引力波探測器可能會在下個十年才能投入使用,人們還需要解決太多的挑戰(zhàn)。
該原子干涉技術(shù)不僅能夠用來探測太空中的引力波,而且還能用于軍用潛艇或飛行器的靈敏傳感器開發(fā)領(lǐng)域。