Science利用时间膨胀来测量时空的曲率

　　江苏激光联盟导读：
　　来自斯坦福大学的研究。
　　斯坦福大学的一组研究人员利用原子喷泉中的时间膨胀来测量时空的曲率。在他们发表在杂志《Science》上的研究中，研究小组使用喷泉作为干涉仪来测量与相移相关的原子波包变化。德国航空航天中心量子技术研究所的AlbertRoura在同一期杂志上发表了一篇展望文章，概述了加州团队的工作。
　　52hk梯度仪模型，Rx5。8cm。左上：52hk干涉仪上臂（浅蓝色）、下臂（深蓝色）和中点（黑色）的偏转，这是因为光源质量与时间的关系，按比例为52k。右上：上臂（浅蓝色）、下臂（深蓝色）和下52hk干涉仪中点（黑色）的偏转，比例为52k。左下：52hk干涉仪上臂（浅红色）和下臂（深红色）上源质量势的时间积分。右下：沿下52hk干涉仪上臂（淡红色）和下臂（暗红色）的源质量势时间积分。来源：DOI：10。1126science。abl7152
　　该团队制作的原子喷泉由一个10米高的塔组成，塔上有一个真空管，还有一个固定钨丝的环。为了使用这个喷泉，他们在单个原子下方发射激光，将原子向上推，而其他的激光从上方向下发射以阻止它们。当原子到达底部时，第三个激光脉冲捕获了它。在他们的实验中，研究人员将成对的原子推向喷泉，并测量它们在喷泉中上下运动时产生的相移。相移是通过停止原子在不同距离的钨在喷泉顶部开始的。该装置展示了由于时间膨胀导致的相移，正如爱因斯坦的相对论所描述的那样，时间在接近大质量物体时过得更慢。在喷泉中，上升得更高的原子靠近钨质量，因此经历了更大的加速度，这导致了这些原子与上升得不那么高的原子之间的时间偏移。
　　模拟轨迹的实验装置。a。显示行波减速器末端和四极透镜系统的垂直光束机顶部示意图。四极透镜由4根圆柱杆组成，悬挂在2个陶瓷圆盘上。两个环形电极在z方向聚焦分子。对于内部的一个观点，部分的四极杆和捆绑已被切断。分子被紫外激光电离，并在位于多通道板（MCP）后面的荧光屏上成像。这幅图像是用电荷耦合器件（CCD）相机和一个光电倍增管（图中没有显示）来记录的。红色曲线模拟了以1。8ms速度发射的光束通过透镜系统的轨迹。bg相空间图显示了在三个不同高度的纵向（bd）和横向（eg）方向上的装置的接受程度。请注意，与面板e和f相比，面板g的轴被缩放了10倍。灰色椭圆显示了减速机出口的分子包的分布。来源：arXiv：1611。03640〔physics。chemph〕
　　实验还表明，AharonovBohm效应也适用于重力，因为一个圆柱形容器内的磁场可以影响那些永远无法进入容器内的粒子。在他们的原子喷泉中，电子沿着独特的路径在喷泉中上下移动，被强迫成叠加态，尽管房间里有磁场，但没有对它们施加磁力；然而，仍有证据表明磁场发生了变化。
　　上升和下降光束的飞行时间剖面。
　　来源：ObservationofagravitationalAharonovBohmeffect，Science（2022）。DOI：10。1126science。abl7152。www。science。orgdoi10。1126science。abl7152，Quantumprobeofspacetimecurvature，Science（2022）。DOI：10。1126science。abm6854。www。science。orgdoi10。1126science。abm6854
　　江苏激光联盟陈长军原创作品！