原子“比萨斜塔实验”精度创新纪录

　　 本报讯（记者鲁伟 通讯员罗芳）记者日前从中科院武汉物理与数学研究所获悉，由该所研究员詹明生和王谨领导的课题组通过设计创新性的冷原子干涉方案，使微观粒子弱等效原理检验精度达到10-8，从而刷新了此前国际最高检验精度10-7。相关成果发表于《物理评论快报》。

　　据介绍，团队成员用铷-85和铷-87两种原子干涉仪构建了一个微观世界的“比萨斜塔实验”：用原子喷泉和受激拉曼跃迁技术，实现两个同步自由落体的原子干涉仪，并由此测量两种原子重力加速度是否有差异。

　　科学家提出一种新的四频双衍射拉曼冷原子干涉方案。该方案对外场不敏感，并可实现不同组分原子相位噪声的高度共模抑制。在积分3200秒后，双原子干涉仪差分测量统计不确定度为0.8×10-8。系统误差评定表明，在10-8精度下弱等效原理依然成立。

　　伽利略所做的“比萨斜塔实验”所验证的弱等效原理，也被称为自由落体普适性原理。它是爱因斯坦广义相对论建立的基础。300多年来，科学家利用宏观物体作为检验质量的实验，检验的精度从10-1提高到10-13，弱等效原理依然成立。

　　詹明生介绍说，诸如大统一理论、暴胀模型、弦理论、圈量子引力理论等，几乎所有试图将引力与标准模型统一起来的新理论都要求等效原理破缺。近年来，科学界兴起利用新发展起来的冷原子干涉技术，用原子作为检验质量，来检验弱等效原理对微观粒子是否成立。然而，十多年来检验精度一直停留在10-7水平。

　　据了解，由武汉物数所冷原子研究团队自主研发的十米喷泉式高精度原子干涉仪预计在2017年正式建成，有望再次刷新原子等效原理检验新精度。