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好意思国宇航局（NASA）的冷原子实验室（Cold Atom Lab）展示了它在海外空间站上的装配位置，最近展示了一种名为原子干与仪的器用的使用，该器用不错精准测量重力和其他力，而况在天际中有好多潜在的应用。图片开头：NASA/JPL-Caltech

好意思国宇航局的冷原子实验室（Cold Atom Lab）是海外空间站上的第一个此类智力，它朝着绝对编削量子科学在天际中的使用模式又迈出了一步。科学团队的成员用实验室的机载器用之一测量了空间站的微弱振动，这是初度使用超冷原子来检测天际中周围环境的变化。

该商议于8月13日发表在《当然通信》（Nature Communications）杂志上，还敷陈了原子在天际中摆零星体的波状性质的最长的演示。

冷原子实验室的科学团队使用一种称为原子干与仪的量子器用进行了测量，该器用不错精准测量重力、磁场和其他力。地球上的科学家和工程师使用这个器用来商议重力的基人性质，并激动有助于飞机和船舶导航的时刻。（手机、晶体管和GPS仅仅其他一些基于量子科学的主要时刻，但不触及原子干与测量。

物理学家一直渴慕在天际中应用原子干与测量法，因为那处的微重力允许更长的测量期间和更高的仪器灵巧度，但这种极其敏锐的劝诱被以为太脆弱，若是莫得试验匡助，无法万古期开动。从地球汉典操作的冷原子实验室当今还是解说这是可能的。

“达到这一里程碑缅怀常具有挑战性的，咱们的收效并不老是势必的，”好意思国宇航局南加州喷气激动实验室的冷原子实验室技俩科学家杰森威廉姆斯说。“团队需要奉献精神和冒险精神智力已毕这一意见。”

精度的力量

简略高精度测量重力的天基传感器具有平时的潜在应用。举例，它们不错揭示咱们太阳系中行星和卫星的组成，因为不同的材料具有不同的密度，从而产生微弱的重力变化。

好意思国和德国的互助GRACE-FO（重力归奖饰征象实验后续）还是在进行这种类型的测量，它检测重力的狭窄变化，以跟踪地球上水和冰的开通。原子干与仪不错提供相当的精度和领会性，揭示关联名义质料变化的更多细节。

对引力的精准测量还不错提供对暗物资和暗能量骨子的视力，这是两大天地学阴事。暗物资是一种看不见的物资，在天地中比组成行星、恒星和咱们能看到的其他一切的“老例”物资常见五倍。暗能量是天地加快扩张的未知驱能源的称呼。

“原子干与测量法也不错用来以新的模式测试爱因斯坦的广义相对论，”弗吉尼亚大学讲授Cass Sackett说，他是Cold Atom实验室的首席商议员，亚洲色情网亦然这项新商议的合著者。“这是解释咱们天地大圭臬结构的基本表面，咱们知说念该表面的某些方面咱们莫得正确判辨。这项时刻不错匡助咱们填补这些空缺，并让咱们更全面地了解咱们所居住的现实。

在海外空间站上装配的原子干与仪。图片开头：Nature Communications（2024）。DOI： 10.1038/s41467-024-50585-6

便携式实验室

冷原子实验室（Cold Atom Lab）于2018年辐射到空间站，其意见是通过在低地球轨说念的微重力环境中抛弃一个长久智力来激动量子科学。实验室将原子冷却到险些统统零度，即零下 459 华氏度（零下 273 摄氏度）。

在这个温度下，一些原子不错变成玻色-爱因斯坦凝华态，这是一种物资景色，在这种景色下，所有原子基本上王人具有换取的量子肃清性。效果，一些原子频繁微不雅的量子特点变得宏不雅，使它们更容易商议。

量子特点包括巧合推崇得像固体粒子，巧合推崇得像波。科学家们不知说念这些所有物资的组成部分如安在如斯不同的物理动作之间休养，但他们正在使用量子时刻，就像冷原子实验室（Cold Atom Lab）上可用的时刻同样，来寻求谜底。

在微重力下，玻色-爱因斯坦凝华物不错达到更冷的温度并存在更万古期，这给了科学家更多商议它们的契机。原子干与仪是该智力中的几种器用之一，通过诓骗原子的量子性质已毕精准测量。

由于其波状动作，单个原子不错同期行进两条物理上寂寥的旅途。若是重力或其他力作用在这些波上，科学家不错通过不雅察波怎么重组和相互作用来测量这种影响。

“我预测，天基原子干与测量将带来令东说念主抖擞的新发现和影响日常生涯的奇妙量子时刻，并将把咱们带入量子改日，”纽约罗切斯特大学讲授、冷原子实验室首席商议员尼克·毕格罗说。

更多信息：Jason R. Williams 等东说念主，探路者在海外空间站上的冷原子实验室用原子干与测量进行实验，《当然通信》（2024 年）。DOI： 10.1038/s41467-024-50585-6

期刊信息： Nature Communications俺去也影院