迄今最靈敏力傳感器問世,可測量電子重量的十分之一

作者:公司辦公室 時間:2023-11-06
       據英國《新科學家》網站11月2日報道,法國科學家利用極冷的銣原子,制造出了迄今最靈敏的力傳感器,其可測量拎起單個電子所需力十分之一大小的力,未來有望揭示全新力的存在。

6束激光束在將原子送入干涉儀之前冷卻并捕獲原子。 
圖片來源:歐洲空間局

       所有已知的力都源于四種基本力:引力、電磁力、強核力和弱核力。但一些試圖揭示宇宙奧秘的實驗或觀測結果表明,可能存在未知的第五種力。

       科學家認為這種力很弱,只能在離其非常近的距離才能測量,因此需要極其靈敏的設備。鑒于此,法國國家計量與測試實驗室的雅恩·巴蘭德團隊使用銣原子制造了迄今已知最靈敏的力探測器。

       巴蘭德團隊首先將120000個銣原子置于一個真空金屬—玻璃圓柱內,隨后使用激光將原子冷卻到接近絕對零度,由此產生的超冷原子對電場和光非常敏感,因此,可用電場和光來精確控制這些超冷原子的量子態。

       研究團隊使用這種控制方法,將這些組件變成了一個干涉儀。這是一個充滿物質波的設備,其中物質波會相互碰撞,并在附近有力時產生可預測的變化。

       為測試該傳感器的靈敏度,團隊測量了設備中原子和鏡子之間的力。這種力由發生在看似空曠空間中的量子過程引起,非常微弱。該團隊以前所未有的精度對其進行了測量,結果表明其大小低至4qN(1qN=10-30牛頓),即單個電子重量的十分之一。

       加拿大西蒙·弗雷澤大學杰夫瑞·麥吉爾克表示,這么小的力極難測量,而新傳感器可在幾微米外對其開展測量,未來有望發現新的力。

來源:科技日報

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