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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

科学原理 2026-04-11 菜科探索 +
简介: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

【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。

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.jpg

  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。

引力波.jpg

  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。

俄罗斯科学家研究蝙蝠免疫力

【环球时报综合报道】俄罗斯研究人员日前弄清了蝙蝠冬眠期间也能抵御感染的原因。

理解微生物组在抵抗应激和疾病中的作用,有助于更准确地评估这些动物的抗病机制及危险病原体由动物向人类传播的风险。

蝙蝠DNA免受损伤机制 俄罗斯科学家参与的一项国际研究表明,蝙蝠冬眠期间,其肠道菌群能比清醒时更活跃地产生保护宿主DNA免受损伤的物质。

研究数据将有助于更好地理解作为某些病毒携带者的蝙蝠如何在其非活跃生命期仍能保持免疫力及其自身微生物在其中扮演的角色。

蝙蝠体内病毒的多样性与其飞行能力、比其他类似体型哺乳动物更长的寿命和群居习性有关。

同时,蝙蝠本身通常不会感染,只是将病毒传播给可能对病原体敏感并患病的其他物种。

俄罗斯顿河国立技术大学(顿河畔罗斯托夫)的科学家发现,Nyctalus noctula(褐山蝠)肠道中的细菌会根据季节和宿主状态不同,分泌有不同特性的生物活性物质。

科学家从深度冬眠期和活跃期的蝙蝠肠道中分离出细菌,随后对其代谢物的生物活性进行评估。

项目负责人、生物学博士、顿河国立技术大学生命系统研究所所长叶尔马科夫(Aleksey Ermakov)教授说:“来自冬眠蝙蝠肠道的细菌更积极地产生保护DNA链免受断裂等损伤的物质。

这意味着冬眠条件下,微生物帮动物细胞避免遗传物质受损。

最有效的‘保护者’是弗氏柠檬酸杆菌和格氏乳球菌。

” 此外,蝙蝠冬眠和清醒时,肠道微生物分泌的氧化损伤细胞物质与抗氧化保护物质总量基本持平,表明其细胞的这种损伤与季节无关。

了解微生物群影响蝙蝠的抗应激能力的机理,有助于更深入地理解蝙蝠的抗病机制,更准确地评估动物传人疾病的传播风险。

初步研究阶段 接下来,科学家计划更深入地研究“宿主-微生物群”的相互关系及肠道微生物如何在蝙蝠的不同生理阶段影响其免疫系统工作。

项目执行人、哲学博士、顿河国立技术大学研究员波波夫(Igor Popov)说:“研究数据可以为城市生态系统(即蝙蝠与人和家畜接触最频繁的地方)的生物安全提供更周密保障措施的科学基础。

顿河国立技术大学的蝙蝠康复中心致力于保护蝙蝠种群、观察蝙蝠,并进行实验室免疫生物学分析,可以成为微生物学、免疫学和城市生态学综合研究的关键平台。

” 俄罗斯皮罗戈夫国立医科大学老年病科研临床中心衰老研究所研究员、医学副博士博尔科夫(Mikhail Bolkov)说:“哺乳动物抗病毒机制非常相似,但蝙蝠具有特殊性,其干扰素水平与体温长期偏高,相当于持续处于‘抗病毒值班状态’。

同时,后续炎症级联反应——对受损细胞和DNA的反应、感染性炎症,在其体内受到抑制。

结果病毒在其体内复制水平很低,免疫系统不攻击病毒,不引起炎症。

同时蝙蝠还有强大的抗肿瘤系统,温和免疫反应则很容易诱发肿瘤,如人类身上。

最终,蝙蝠成了大量病毒的携带者。

” 国家技术倡议FoodNet工作组“智慧供应链”板块负责人科索戈尔(Sergey Kosogor)说,专家对蝙蝠与其携带众多病毒的关联及可传播给人类的周期性灾难性病毒变异的原因与后果仍处于初步研究阶段。

可由蝙蝠传染人类的病原体包括狂犬病毒、尼帕病毒、埃博拉病毒等。

潜在病原体 至于哪些病毒可能成为下次全球大流行的潜在病原体,俄罗斯乌拉尔联邦大学经济与管理学院兼莫斯科物理技术学院未来技术教研室副教授科利亚斯尼科夫(Maksim Kolyasnikov)认为,高致病性H5N1亚型禽流感仍是最有可能的候选者。

他说,该病毒已在野生鸟类、家禽和奶牛中广泛传播,不久前的研究表明,仅需一个突变,它就能具备稳定的人传人能力。

这位科学家说:“尼帕病毒尽管致死率极高,但目前仍呈局部流行。

猴痘2022年暴发后呈下降趋势,但仍需警惕。

D型流感病毒、犬冠状病毒HuPn-2018等研究较少的病原体也值得关注,目前既没有针对其的检测方法,也没有疫苗。

” 本文刊载自《环球时报》“透视俄罗斯”专刊,内容由《俄罗斯报》提供。

以色列轰炸伊朗

以色列国防军24日发表声明称,以色列空军于当天早些时候轰炸了伊朗伊斯法罕地区的关键炸药生产工厂。

声明称,该工厂被用于为各种武器制造炸药。

以色列曾在2025年6月打击过该设施,而近几个月来,伊朗一直在努力修复该工厂。

声明还称,以色列空军当天投下了120多枚炸弹,击中了数十个伊朗目标,其中包括弹道导弹发射场、武器生产设施和防空系统。

伊朗布什尔核电站再次遭袭 当地时间24日21时08分,伊朗南部布什尔核电站再次遭到袭击。

伊朗原子能组织当天表示,本次袭击发生在布什尔核电站的空旷地区,没有造成人员、财产、技术损失。

该组织谴责称,袭击和平的核设施违反国际法,此举可能对该地区的安全,特别是波斯湾沿岸国家的安全,造成危险且不可挽回的后果。

此前,伊朗原子能组织17日曾发表声明称,当天19时左右布什尔核电站区域遭到袭击。

来源:央视新闻客户端、新华社、中国新闻社

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