基於太空的原子干涉儀或可發現引力波

當地基引力波探測器準備首次直接測量時空漣漪之際,人們的目光轉向了可以追溯到宇宙大爆炸的太空探測器

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在本月《大眾科學》的文章“引力波探測器準備好探測宇宙大爆炸”中,羅斯·安德森撰寫了一項大膽的計劃,即使用稱為原子干涉儀的極其精確的測量工具來繪製宇宙在僅有萬億分之一秒時期的樣子。

原子干涉儀的工作原理是將原子雲冷卻到僅比絕對零度高几度的溫度。這些原子非常冷,以至於所有原子都進入相同的原子態,本質上變得無法區分。然後可以將原子雲視為單個物體。

如果您想使用原子干涉儀來探測來自宇宙大爆炸之後不久的微弱引力波,則必須將干涉儀放置在(兩個或多個)在太陽周圍精確編隊飛行的航天器中。雷射束將激發每個原子雲,使其處於兩個部分的疊加態,具有兩種不同的速度。10 秒後,另一束雷射反轉該過程,使兩個部分開始重新匯合。當原子云再次重疊時,更多的雷射器會測量它們。如果在該過程執行 20 秒的過程中,引力波穿過航天器之間的空間,它將使兩個單獨的雲對之間的距離移動極小的量,從而在原子的最終狀態中產生可測量的變化。

邁克爾·莫耶是《大眾科學》負責物理學和太空報道的編輯。此前,他在《大眾科學》雜誌工作了八年,擔任文章編輯。他的文章“通往第十維度的旅程”榮獲 2005 年美國物理學會科學寫作獎,並曾在美國哥倫比亞廣播公司、美國廣播公司、美國有線電視新聞網、福克斯新聞和探索頻道上露面。他曾在加州大學伯克利分校和哥倫比亞大學學習物理學。

更多作者:邁克爾·莫耶
大眾科學雜誌第 309 卷第 4 期本文最初以“基於太空的原子干涉儀或可發現引力波”為標題發表於《大眾科學雜誌》第 309 卷第 4 期(
doi:10.1038/scientificamerican102013-5zXk7ZJHtbmctuc3600roo
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