研究人員正準備透過將超冷原子拉伸成房間長度的波，並將它們放入100米長的真空管中，來仔細研究微觀尺度下的自然。該實驗將尋找奇異量子領域中的漣漪：潛在的缺失暗物質的指紋，以及在未來的迭代中，新的引力波頻率。
合作者已經籌集了1230萬美元，將伊利諾伊州的一個礦井改造成世界上最大的原子干涉儀——物質波原子梯度儀干涉感測器，或MAGIS-100。該儀器將用雷射操縱下落的原子。雷射脈衝可以以某種方式輕微觸動單個原子，由於其量子特性，它既吸收又不吸收雷射的能量。就量子力學而言，從光子到棒球的一切物體都具有波動性——儘管對於大型物體來說，它們是無法察覺的。當MAGIS雷射激發原子時，其波動性使其在空間中延伸，吸收雷射的部分向前飛馳。
在這些測量長度為幾米的原子波落入豎井後，第二個雷射脈衝將把每個波的激發部分與其較慢的對應部分重新結合。然後，研究人員將透過測量波的兩個部分之間的干涉來精確確定下落原子的加速度。透過同時沿豎井的上下部分投放數百萬個這樣的原子波，物理學家將檢查更多的干涉模式——原子雲頂部和底部之間的干涉模式——以尋找對已知物理定律的微小矛盾。“你觀察[原子]下落的時間越長，你就能越精確地測量它們，”斯坦福大學物理學家傑森·霍根說，他已經開發了一個10米的原型。
關於支援科學新聞報道
如果您喜歡這篇文章，請考慮透過以下方式支援我們屢獲殊榮的新聞報道 訂閱。透過購買訂閱，您正在幫助確保關於塑造我們今天世界的發現和想法的具有影響力的故事的未來。
暗物質，科學家懷疑它構成了宇宙的大部分，但無法透過傳統手段檢測到，可能會在這個實驗中引起明顯的效應。暗物質有許多可能的候選者，但超輕粒子——費米實驗室的首席研究員羅布·普倫基特稱之為“一個完全未開發的洲”——正變得越來越重要。如果這些幽靈干擾了MAGIS-100的原子波，推動它們或調整基本常數，研究人員可能就會當場抓住這些輕量級粒子。
如果暗物質對MAGIS-100仍然是暗淡的，該裝置也可以作為一種探索引力波探測器路徑的工具。它可能無法感知時空本身中細微的漣漪，但其技術可能使未來的千米級“MAGIS-1000”成為可能，這將對引力波和新型粒子更加敏感。