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物理學家朱棣文可能即將成為國家最高能源官員,但物理學顯然從未遠離他的思想。 例如:在本週他出席參議院確認聽證會,即將成為候任總統巴拉克·奧巴馬的能源部長的當天,他的合著者之一在網站arxiv.org上釋出了一篇朱棣文共同撰寫的論文。
60歲的朱棣文是勞倫斯伯克利國家實驗室主任和1997年諾貝爾物理學獎得主,但他也是一位活躍的研究人員,定期發表論文。
這篇新論文《抗噪聲共軛大面積原子干涉儀》描述了一種高靈敏度原子干涉儀裝置,這種裝置可用於測量基本物理常數,甚至可以檢驗阿爾伯特·愛因斯坦的廣義相對論,即當前引力理論。
但這內容相當深奧,所以我們請教了加州大學伯克利分校的物理學家霍爾格·穆勒,也是該研究的合著者之一,來為我們解惑。“你取一個原子,讓它朝一個方向或另一個方向運動,”穆勒說,用雷射將其分成兩條路徑,然後再將這些路徑重新組合。沿著路徑運動的原子充當物質波。
“波在路徑分裂和重組的點之間振盪一定的次數,”他說。“如果這個次數對兩者都相同,那麼一個波的最大值將與另一個波的最大值合併,這會在組合後產生最大的波幅。” 相反,如果波相差半個振盪,一個波的最大值將遇到另一個波的最小值,從而相互抵消。 透過監測輸出,研究人員可以確定作用在原子上的影響,從而讓他們能夠精確測量重力或電磁效應等。
穆勒指出,新論文中描述的干涉儀包含更大的面積,因此在測量重力的測試中應該比過去的模型靈敏得多,這使其特別適合挑戰愛因斯坦的理論。
圖片來源:Roy Kaltschmidt/勞倫斯伯克利國家實驗室