超冷原子傳感技術成功檢測太空環境變化

科技日報記者 劉霞

美國國家航空航天局的冷原子實驗團隊利用原子干涉儀等量子傳感工具，成功測量了國際空間站的細微振動。這是科學家首次使用超冷原子檢測太空環境的變化。相關論文發表于13日出版的《自然·通訊》雜志。

國際空間站上安裝的原子干涉儀。圖片來源：《自然·通訊》雜志

原子干涉儀可精確測量重力、磁場和其他力。科學家一直在地球上利用該傳感器研究重力的基本性質，促進了飛機和船舶導航技術的發展。他們也渴望在太空中應用該技術，因為太空的微重力環境可延長測量時間，并獲得更高靈敏度。但原子干涉儀此前無法單獨在太空長時間運行，在最新研究中，冷原子實驗室的原子干涉儀做到了這一點。

2018年，冷原子實驗室進駐國際空間站。科學家希望將其長期置于低地球軌道的微重力環境，通過相關研究推進量子科學發展。該實驗室能將原子冷卻到幾乎絕對零度。在此溫度下，一些原子會形成玻色—愛因斯坦凝聚態（BEC）。在BEC下的原子處于相同量子態，其微觀量子特性會變得宏觀，更便于科學家開展相關研究。在微重力環境下，BEC可以達到更低溫度并存在更長時間，為科學家提供了更多研究機會。其中的原子干涉儀是利用原子的量子特性進行精確測量的傳感器之一。

研究人員表示，對引力進行精確測量可提供更多關于暗物質和暗能量本質的信息。原子干涉儀也可利用全新方式檢驗愛因斯坦的廣義相對論。