原子“比薩斜塔實驗”精度創新紀錄

　　 本報訊（記者魯偉 通訊員羅芳）記者日前從中科院武漢物理與數學研究所獲悉，由該所研究員詹明生和王謹領導的課題組通過設計創新性的冷原子干涉方案，使微觀粒子弱等效原理檢驗精度達到10-8，從而刷新了此前國際最高檢驗精度10-7。相關成果發表于《物理評論快報》。

　　據介紹，團隊成員用銣-85和銣-87兩種原子干涉儀構建了一個微觀世界的“比薩斜塔實驗”：用原子噴泉和受激拉曼躍遷技術，實現兩個同步自由落體的原子干涉儀，并由此測量兩種原子重力加速度是否有差異。

　　科學家提出一種新的四頻雙衍射拉曼冷原子干涉方案。該方案對外場不敏感，并可實現不同組分原子相位噪聲的高度共模抑制。在積分3200秒后，雙原子干涉儀差分測量統計不確定度為0.8×10-8。系統誤差評定表明，在10-8精度下弱等效原理依然成立。

　　伽利略所做的“比薩斜塔實驗”所驗證的弱等效原理，也被稱為自由落體普適性原理。它是愛因斯坦廣義相對論建立的基礎。300多年來，科學家利用宏觀物體作為檢驗質量的實驗，檢驗的精度從10-1提高到10-13，弱等效原理依然成立。

　　詹明生介紹說，諸如大統一理論、暴脹模型、弦理論、圈量子引力理論等，幾乎所有試圖將引力與標準模型統一起來的新理論都要求等效原理破缺。近年來，科學界興起利用新發展起來的冷原子干涉技術，用原子作為檢驗質量，來檢驗弱等效原理對微觀粒子是否成立。然而，十多年來檢驗精度一直停留在10-7水平。

　　據了解，由武漢物數所冷原子研究團隊自主研發的十米噴泉式高精度原子干涉儀預計在2017年正式建成，有望再次刷新原子等效原理檢驗新精度。