加州大學伯克利分校科學家發明了一種測量重力的新方法，即通過記錄雷射懸浮在空氣中假設狀態下原子的差異。在發表在《科學》期刊上的研究論文中，研究團隊描述了其新技術，並解釋了為什麼他們認為它將比傳統方法更有用。目前，進行重力實驗的標準方法是將物體放入屏蔽管中，並在儀器發出嗡嗡聲時測量它們。除了讓研究人員對引力相互作用有一個非常簡短的了解外，這些方法經常會成為無意中雜散磁場的犧牲品。
在這項新研究中，研究人員發現了一種測量重力的方法，這種方法根本不涉及投擲物體。新方法包括在一個小室中向空氣中釋放銫原子云，然後使用閃光燈將其中幾個分裂為疊加態。一旦分裂，雷射被用來將所有原子保持在固定的位置，每對中的一個略高於其配偶。然後，研究小組測量了每個原子的波粒二象性，這是受重力影響的。通過測量成對原子之間的二象性差異(因為它們與地球的距離不同)，研究人員能夠提出對重力的測量。
值得注意的是，這項技術將能在更長的時間跨度內進行測量，因為被測量的原子不移動。此外，它還可以用來測量兩個物體之間的引力，例如大理石對原子的引力。而且，由於用於測量這種吸引力的設備很小，因此更容易屏蔽來自隨機磁場的干擾。它還可以建造可攜式重力測量設備，可以用來測量不同位置的地球引力，這是一種幫助識別礦藏的可能方法。
更進一步，測量引力的新方法，可能會對試圖理解暗物質的本質和測試其他物理概念(如等效原理)的科學家有用。在干涉儀裝置中利用原子的波動特性可以用來提供精確的重力測量。精度受限於干涉測量的時間尺度，而干涉測量的時間尺度又受限於原子下降的距離，對於10米落塔來說，通常只有幾秒鐘多一點。其中干涉測量時間可以延長到20秒，新的干涉儀設計和隨後提高的精度可用於進行廣義相對論基本測試以及其他勢的精確測量。
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參考期刊《科學》
DOI: 10.1126/science.aay64289
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