超冷原子干涉实验首次在太空实现

　　有望更精确探测引力波

　　科技日报北京4月15日电 (记者刘霞)据最新一期《自然·通讯》

杂志报道，德国科学家近日在一枚探测火箭上首次成功实现了太空

原子干涉测量。鉴于原子干涉仪可以利用原子的波动特性开展极精

确测量，如测量地球的引力场或探测引力波等，新研究有望更精确

探测引力波。

　　该研究由德国莱布尼茨大学领导，参与者包括多美因茨大学等

多所德国大学以及德国航空航天中心的科学家。他们于2017年1月

启动了MAIUS-1任务——这是首个在太空中生成玻色—爱因斯坦

凝聚态的火箭任务。

　　美因茨大学物理研究所的帕特里克·温德帕斯格教授解释说，

原子(铷原子)被冷却到接近绝对零度(零下273摄氏度)时，会出现玻

色—爱因斯坦凝聚态，“这个超冷系统在原子干涉测量领域极具潜

力，温度成为关键决定因素之一，因为在较低温度下，我们可以开

展更准确、更长时间的测量”。

　　在最新实验中，研究人员利用激光照射铷原子气体并将其分离，

然后让其发生叠加。根据从不同角度作用域原子上的力的不同，可

以生成几种干涉图样，利用这些图像，他们可以测量影响超冷原子

的力(如引力)等，并开展进一步的实验，以测量地球的引力场、探测

引力波，以及测试爱因斯坦的等效原理等。

　　温德帕斯格表示：“最新研究证明，超冷原子干涉实验不仅可

以在地球上进行，也可以在太空实现。”

　　研究团队希望，在不久的将来，进一步研究高精度原子干涉法

的可行性，以测试爱因斯坦的等效原理。他们计划于2022年和2023

年发射另外两枚火箭MAIUS-2号和MAIUS-3号，并使用钾原子产生

干涉图案。通过比较铷原子和钾原子的自由落体加速度，他们将能

以前所未有的精度检测等效原理。

　　研究人员称：“我们希望未来在国际空间站上开展此类实验，

在处于规划阶段的玻色—爱因斯坦凝聚态和冷原子实验室内部进行，

以得到更精确结果。”

　　总编辑圈点

　　这是一个在探测火箭上完成的实验。一般来说，利用原子波动

特性的原子干涉仪可以进行极其精确的测量，譬如对引力波的探测。

而超冷系统，则代表了原子干涉测量未来的广阔天地——温度在此

成为了关键的决定因素之一，在较低的温度下，可以进行更准确、更

长时间的测量，如果不久的将来能在科学家期盼的冷原子实验室内

部展开测量，其精度甚至不会受到火箭上有限的自由落体时间的限制。

                                    【编辑:张楷欣】