使用“原子喷泉”测量时空曲率?它利用了量子力学的一个原理

在 21 世纪,科学家们
【菜科解读】
1797 年,英国科学家亨利·卡文迪许用一个由铅球、木棒和金属丝制成的装置测量了重力的强度。
在 21 世纪,科学家们正在用更复杂的工具做一些非常相似的事情:原子。
重力可能是物理入门课程的早期主题,但这并不意味着科学家们仍在尝试以不断提高的精度对其进行测量。
现在,一组物理学家利用时间膨胀的效果——由速度或重力增加引起的时间减慢——对原子进行了研究。
在今天(1 月 13 日)在线发表在《科学》杂志上的一篇论文中,研究人员宣布他们已经能够测量时空的曲率。
该实验属于称为原子干涉测量的科学领域的一部分。
它利用了量子力学的一个原理:就像光波可以表示为粒子一样,粒子(例如原子)也可以表示为“波包”。
正如光波可以重叠并产生干扰一样,菜叶说说,物质波包也可以。
特别是,如果一个原子的波包被分成两部分,允许做某事,然后重新组合,这些波可能不再排列——换句话说,它们的相位已经改变。
“人们试图从这种相移中提取有用的信息,”未参与这项新研究的德国乌尔姆量子技术研究所的物理学家 Albert Roura 告诉 Space.com。
引力波探测器通过类似的原理工作。
通过以这种方式研究粒子,科学家们可以微调宇宙的一些关键运作背后的数字,例如电子的行为方式和引力的真实程度——以及它如何在相对较小的距离内发生微妙的变化。
这是斯坦福大学的克里斯奥弗斯特里特和他的同事在新研究中测量的最后一个效应。
为了做到这一点,他们创造了一个“原子喷泉”,由一个 33 英尺(10 米)高的真空管组成,顶部饰有一个环。
研究人员通过发射激光脉冲来控制原子喷泉。
通过一个脉冲,他们从底部向上发射了两个原子。
在第二个脉冲将它们击落之前,这两个原子达到了不同的高度。
第三个脉冲捕获底部的原子,重新组合原子的波包。
研究人员发现这两个波包是异相的——这表明原子喷泉中的引力场并不完全均匀。
“这……在广义相对论中,实际上可以理解为时空曲率的影响,”鲁拉告诉 Space.com,他指的是阿尔伯特爱因斯坦最著名的理论之一。
由于更高的原子更靠近环,由于环的重力,它经历了更多的加速度。
在完全均匀的引力场中,这种效应会被抵消。
这不是这里发生的事情。
相反,原子的波包是异相的,并且由于时间膨胀的影响,经历了更多加速的原子与其对应的原子稍微不合时宜。
结果是微小的变化,但原子干涉仪足够灵敏,可以捕捉到它。
由于科学家们可以控制环的位置和质量,Roura 告诉 Space.com,“他们能够测量和研究这些效应。
”
研究人员表示,尽管这一发现背后的技术——原子干涉测量法——可能看起来很神秘,但有一天,原子干涉测量法可能会被用来探测引力波,并帮助我们比 GPS 更好地导航。
世界上威力最大的炸弹,大伊万沙皇炸弹 广岛原子弹威力3864倍
今天小编就给来大家介绍一下世界上威力最大的炸弹,一起来了解一下吧。
世界上威力最大的炸弹大伊万沙皇炸弹也被叫做"赫鲁晓夫炸弹",这是苏联在冷战时期做出来的试验炸弹,是当之无愧的炸弹之王,是迄今为止世界上威力最大的炸弹,无论是从大小还是爆炸损害来看,都没有炸弹能够与之匹敌,爆炸一次的效果令人不敢想象。
一开始它的损害预算是相当于1.75亿吨TNT炸弹,但是考虑到威力过大,可能会影响周围国家,爆炸后所带来的环境污染也十分严峻,所以就把他从1.75亿吨改到了0.5亿吨,就算被削弱了三分之一,它的爆炸威力也是相当于3864倍的广岛原子弹,要是这个炸弹放到广岛,那估量不止日本直接没了,周围国家都会被波及。
虽然这个炸弹威力超级很大,但是它并没有投入使用,仅仅只是当作底牌来代表苏联军队力量的强大。
爆炸所产生的火球就达到了4600米,远远高度引爆的高度,甚至高于轰炸机的高度,爆炸后的蘑菇云比珠峰还高七倍,如果站的距离不够远,就算在220公里观看,爆炸闪光也会造成失明。
最终苏联科学家经过讨论决定,这个炸弹基本上没有任何实际作用,因为威力太大了,如果使用投入敌国的话,不仅敌国没了,可能还会波及无辜。
最终赫鲁晓夫还用这个来嘲讽其他国家,这个事件也尴尬收尾了。
不过这个炸弹爆炸时的震撼也是非常真实的,是非常恐惧的军队武器。
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世界上有外星生物存在吗?看科学家给出的解释
对于地球的形成,人们提出过许多不同的观点。
现代学派认为,地球是在太阳系外宇宙空间形成的,在运行到太阳附近时被太阳捕获,成为绕太阳转动的行星。
有人则坚持“大爆炸”的结果。
“大爆炸”观点认为:宇宙是由大约137亿年前发生的一次大爆炸形成的。
宇宙内的所存物质和能量都聚集到了一起,并浓缩成很小的体积,温度极高,密度极大,瞬间产生很大压力,之后发生了大爆炸,大爆炸使物质四散出去,宇宙空间不断膨胀,温度也相应下降,后来相继出现在宇宙中的所有宇宙岛太阳、行星乃至生命。
世界上有外星生物存在吗?看科学家给出的解释宇宙如果只有人类存在,那就有理由去怀疑这一切的真实性,宇宙可能会是假的。
如果否定了外星物种的存在,也就从侧面否定了人类的真实存在。
地球自46亿年前诞生,历经这么多年的演化,才诞生出人类文明,从这点便可以知道,物种诞生容易,但文明的诞生极难,需要运气。
那么我们都知道人类是从一种3亿多年前漫游在海洋中的史前鲨鱼进化而来的。
这种名为棘鱼属的原始鱼类是地球上包括人类在内的所有有颌类脊椎动物的共同祖先。
看来孕育生命主要的条件之一是生命之源--水。
那么知道了生命形成的条件,科学家们也是从未放弃搜索符合条件的星球。
功夫不负有心人在去年七月份的时候,外国媒体曾报道,意大利科学家们在火星上发现了第一个液态水湖 地下湖,这对于人类而言,无异于增加了生命可以在火星上生存的期望,据说这个水湖大约有20公里的宽度,在一个很大的极地冰川之下,位于火星陆地下1.5公里的地方。
那么火星上真的有外星生物存在吗?美国火星探测器“好奇 Curiosity”发现了埋藏在远古沉积物中的复杂有机物质。
当天,关于这一发现,《自然》杂志也发表了好奇号进行火星探测的论文。
好奇号在接近火星地表处一块有30亿年古代的沉积岩中发现了有机分子,研究人员还发现火星大气中的甲烷含量存在着季节性波动。
这项新发现被称为迄今为止最能令人信服的证据,来证明火星可能曾存在过远古生命。
火星上是否存在适合生命存在的物质,一直是人类试图揭开的谜底。
对于这个疑问,“好奇”号火星车在火星探索7个月后,科学家给出肯定的答案。
美国航天局12日宣布,“好奇”号火星车对火星基岩样品的分析显示,火星历史环境确曾适合生命存在。
对于美国宇航局的这一发现,我国行星研究专家、紫金山天文台研究员王思潮表示,如果火星上真的有生命存在,不仅是在除地球以外其它地方第一次发现生命,从而证明生命的普遍性,而且还对人类研究火星生命环境变化的进展,为人类保护地球提供宝贵的借鉴。