原子“比萨斜塔实验”精度创新纪录

(记者罗芳卢伟通讯员)日前，记者从中科院武汉物理与数学研究所获悉，该所詹、研究员领导的研究小组设计了一个创新的冷原子干涉方案，使微观粒子弱等效原理测试精度达到10-8，刷新了此前国际最高测试精度10-7。相关结果发表在《物理评论快报》上。

据报道，团队成员用铷-85和铷-87原子干涉仪搭建了一个微型“比萨斜塔实验”:利用原子喷泉和受激拉曼跃迁技术，他们实现了两个同时*落体的原子干涉仪，从而测量了两个原子的重力加速度是否有差异。

科学家们提出了一种新的四频双衍射拉曼冷原子干涉方案。该方案对外场不敏感，能实现不同元件原子相位噪声的高共模抑制。积分3200秒后，双原子干涉仪微分测量的统计不确定度为0.8×10-8。系统误差评估表明，弱等效原理在10-8精度下仍然有效。

伽利略的“比萨斜塔实验”所验证的弱等价原理也被称为*落体的普适性原理。这是爱因斯坦广义相对论的基础。300多年来，科学家用宏观物体作为实验来测试质量，测试精度从10-1提高到10-13。弱等价原则仍然有效。

詹姆逊说，几乎所有试图将重力与标准模型统一起来的新理论都要求打破等价原则。近年来，科学界兴起使用新开发的冷原子干涉技术，通过使用原子作为测试质量来测试弱等效原理对于微观粒子是否成立。然而，十多年来，检查精度一直保持在10-7级。

据了解，武汉物理研究所冷原子研究团队自主研发的10米喷泉式高精度原子干涉仪预计将于2017年正式完成，并有望更新原子等效原理，再次测试新的精度。

中国科学新闻(2015-07-16，第一版集锦)