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研究人员检测到目前为止测量得最小的力
2018/4/13 1049次浏览
测量极其小的力和运动。例如，在激光干涉引力波天文台（LIGO），科学家们试图记录小至质子直径的1/1000的运动。
所有超级敏感的力检测器的中央是机械振荡器，这些系统将作用力转化为可以测量到的机械运动。随着对力和运动测量的敏感性到达量子级别，它将面临海森堡不确定原理强加的障碍，这一原理提出测量本身会扰乱振荡器的运动，这个现象被称为“量子反向作用”。这种障碍被称为标准量子极限。在过去的几十年间，科学家们部署了一系列策略以减少量子反向作用，尽可能接近SQL，但这些技术中最好的也差SQL六到八个数量级。
“我们测量力的敏感性是目前为止最接近的SQL，”研究首席作者、史丹博-库伦研究小组的成员西德尼·施瑞普勒这样说道。“我们能够获得这样高的敏感性是因为我们的机械振荡器只由1200个原子组成。”
在由施瑞普勒、史丹博-库伦和他的同事们使用的实验设置里，机械振荡器元素是铷原子气体，它被光学围困并冷却到接近绝对零度。这种光学陷阱由两个波长分别为860和840纳米的驻波光场组成，它们能够对原子产生数值相等但方向相反的轴向力。通过调制840纳米光场的振幅来诱发气体的质心运动，然后利用780纳米波长的探测光来测量这一运动。
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