作者:刘霞 来源:科技日报 发布时间:2023/11/4 10:18:01
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最灵敏力传感器问世,可测量十分之一电子重量

 

据英国《新科学家》网站11月2日报道,法国科学家利用极冷的铷原子,制造出了迄今最灵敏的力传感器,其可测量拎起单个电子所需力十分之一大小的力,未来有望揭示全新力的存在。相关论文已经提交预印本网站。

6束激光束在将原子送入干涉仪之前冷却并捕获原子。

图片来源:欧洲空间局

所有已知的力都源于四种基本力:引力、电磁力、强核力和弱核力。但一些试图揭示宇宙奥秘的实验或观测结果表明,可能存在未知的第五种力。

科学家认为这种力很弱,只能在离其非常近的距离才能测量,因此需要极其灵敏的设备。鉴于此,法国国家计量与测试实验室的雅恩·巴兰德团队使用铷原子制造了迄今已知最灵敏的力探测器。

巴兰德团队首先将120000个铷原子置于一个真空金属—玻璃圆柱内,随后使用激光将原子冷却到接近绝对零度,由此产生的超冷原子对电场和光非常敏感,因此,可用电场和光来精确控制这些超冷原子的量子态。

研究团队使用这种控制方法,将这些组件变成了一个干涉仪。这是一个充满物质波的设备,其中物质波会相互碰撞,并在附近有力时产生可预测的变化。

为测试该传感器的灵敏度,团队测量了设备中原子和镜子之间的力。这种力由发生在看似空旷空间中的量子过程引起,非常微弱。该团队以前所未有的精度对其进行了测量,结果表明其大小低至4qN(1qN=10-30牛顿),即单个电子重量的十分之一。

加拿大西蒙·弗雷泽大学杰夫瑞·麦吉尔克表示,这么小的力极难测量,而新传感器可在几微米外对其开展测量,未来有望发现新的力。

(原标题:迄今最灵敏力传感器问世,可测量电子重量的十分之一 )

 
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