德國首次成功實現太空原子干涉測量 有望更精確探測引力波

據最新一期《自然·通訊》雜志報道，德國科學家近日在一枚探測火箭上首次成功實現了太空原子干涉測量。鑒于原子干涉儀可以利用原子的波動特性開展極精確測量，如測量地球的引力場或探測引力波等，新研究有望更精確探測引力波。

該研究由德國萊布尼茨大學領導，參與者包括多美因茨大學等多所德國大學以及德國航空航天中心的科學家。他們于2017年1月啟動了MAIUS-1任務——這是首個在太空中生成玻色—愛因斯坦凝聚態的火箭任務。

美因茨大學物理研究所的帕特里克·溫德帕斯格教授解釋說，原子(銣原子)被冷卻到接近絕對零度(零下273攝氏度)時，會出現玻色—愛因斯坦凝聚態，“這個超冷系統在原子干涉測量領域極具潛力，溫度成為關鍵決定因素之一，因為在較低溫度下，我們可以開展更準確、更長時間的測量”。

在最新實驗中，研究人員利用激光照射銣原子氣體并將其分離，然后讓其發生疊加。根據從不同角度作用域原子上的力的不同，可以生成幾種干涉圖樣，利用這些圖像，他們可以測量影響超冷原子的力(如引力)等，并開展進一步的實驗，以測量地球的引力場、探測引力波，以及測試愛因斯坦的等效原理等。

溫德帕斯格表示：“最新研究證明，超冷原子干涉實驗不僅可以在地球上進行，也可以在太空實現。”

研究團隊希望，在不久的將來，進一步研究高精度原子干涉法的可行性，以測試愛因斯坦的等效原理。他們計劃于2022年和2023年發射另外兩枚火箭MAIUS-2號和MAIUS-3號，并使用鉀原子產生干涉圖案。通過比較銣原子和鉀原子的自由落體加速度，他們將能以前所未有的精度檢測等效原理。

研究人員稱：“我們希望未來在國際空間站上開展此類實驗，在處于規劃階段的玻色—愛因斯坦凝聚態和冷原子實驗室內部進行，以得到更精確結果。”

總編輯圈點

這是一個在探測火箭上完成的實驗。一般來說，利用原子波動特性的原子干涉儀可以進行極其精確的測量，譬如對引力波的探測。而超冷系統，則代表了原子干涉測量未來的廣闊天地——溫度在此成為了關鍵的決定因素之一，在較低的溫度下，可以進行更準確、更長時間的測量，如果不久的將來能在科學家期盼的冷原子實驗室內部展開測量，其精度甚至不會受到火箭上有限的自由落體時間的限制。(劉霞)