NASA計劃用原子干涉儀來(lái)探測幽靈般的引力波

發(fā)布時(shí)間:2012-10-27 04:36    發(fā)布者:1770309616
關(guān)鍵詞: NASA , 原子干涉儀 , 引力波
  當兩顆黑洞或恒星合并的時(shí)候就會(huì )對時(shí)空的結構產(chǎn)生擾動(dòng),產(chǎn)生引力波輻射。到目前為止,人類(lèi)還沒(méi)有直接探測到引力波的存在。NASA計劃用靈敏的基于量子疊加原理的“原子干涉儀”對其進(jìn)行探測。
  【搜狐科學(xué)消息】據美國《太空網(wǎng)》報道,引力波是大質(zhì)量天體(恒星或黑洞)運動(dòng)時(shí)激發(fā)的向外傳播的時(shí)空漣漪,愛(ài)因斯坦曾預言了它的存在。通常引力波非常微弱,當它傳播到地球的時(shí)候,地球僅能被拉伸和壓縮一個(gè)原子的尺度。
  美國宇航局計劃利用原子奇特的量子特性來(lái)探測引力波并對一種叫做“原子干涉”的方法進(jìn)行了資金支持?茖W(xué)家設想發(fā)射3顆完全一樣的探測器到太空中并組成一個(gè)邊長(cháng)為500公里至5000公里的正三角形。當引力波掃過(guò)該區域時(shí),由這3顆探測器組成的巨大干涉儀就能感受到微小的擾動(dòng)。
  來(lái)自斯坦福大學(xué)的物理學(xué)家馬克·凱瑟維奇(Mark Kasevich)說(shuō):“這項新技術(shù)能使科學(xué)家探測到遙遠天體系統中的黑洞或恒星合并時(shí)發(fā)出的引力波。該技術(shù)還能用來(lái)開(kāi)發(fā)軍用潛艇或飛行器上使用的靈傳感器。凱瑟維奇所在的斯坦福大學(xué)的實(shí)驗室一直在為美國國防部研發(fā)陀螺儀、重力計、加速度計以及重力梯度計。
  凱瑟維奇告訴“每日科技新聞”說(shuō):“對于美國宇航局來(lái)說(shuō),引力波探測器投入使用是下一個(gè)十年的事情。太空基的引力波探測器或許還要等更久的時(shí)間。
  通常的干涉儀是一種有200多年歷史的技術(shù)?茖W(xué)家通過(guò)分光器把一束光線(xiàn)分成完全相同的兩束,然后讓其中的一束光線(xiàn)通過(guò)被測對象,最后再讓兩束光線(xiàn)發(fā)生干涉來(lái)對被測對象進(jìn)行精密測量。
  這項原子干涉技術(shù)是由美國宇航局“先進(jìn)概念項目”投資的。該項技術(shù)基于量子力學(xué)效應。量子力學(xué)是描述物質(zhì)在微觀(guān)尺度上行為的理論。
  科研人員首先通過(guò)使用激光冷卻技術(shù)把原子冷卻到接近絕對零度(零下273攝氏度),此時(shí)原子的行為更像是波而不是粒子。然后通過(guò)發(fā)射更多的激光脈沖使原子進(jìn)入一種“量子疊加態(tài)”(能夠允許原子同時(shí)存在于多重態(tài))。
  原子進(jìn)入量子多重疊加態(tài)意味著(zhù),單個(gè)原子也可以劈成不同的獨立存在的狀態(tài),然后就像獨立的粒子一樣沿著(zhù)不同的路線(xiàn)運動(dòng),直到被探測器接收才合成一顆粒子。即使原子經(jīng)過(guò)的路徑被經(jīng)過(guò)的引力波及其細微的改變,這種原子干涉儀也能夠探測到異常。
  科研人員首先計劃在斯坦福大學(xué)物理實(shí)驗室,一個(gè)高33英尺(約合10米)的落塔上進(jìn)行原子干涉實(shí)驗。他們利用激光對一團正在下落的銣原子(rubidium atoms)進(jìn)行冷卻并使它們進(jìn)入到幽靈般的量子疊加態(tài)。實(shí)驗的驗證成功將會(huì )為太空版的原子干涉儀奠定基礎。

來(lái)源:搜狐IT
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