BEC水準儀可測量奈米級作用力
- 上線日期：2008/6/30 上午 12:00:00
- 資料來源：奈米科學網http://nano.nchc.org.tw/
兩位美國物理學家提出了利用超冷原子構成的泡泡去測量極微小力的方法。這種尚未經實驗證實的方法主要是靠監測冷原子氣泡的運動，據稱連小至0.1 nm/s2的加速度也測得出來，因此可望用來進行新的實驗，測量原子間的萬有引力。
此量測是在玻色愛因斯坦凝結體(Bose-Einstein condensate，BEC)進行。BEC是指一群玻色氣體的溫度被降至極低時，該氣體全部落至同一種量子態的現象。過去十年，物理學家已經能熟練地利用雷射來陷獲超冷原子，並以外加磁場來微調原子間的作用，最近更進一步實現了混合兩種不同種類原子的BEC，藉由調節磁場，兩種原子會產生互斥，因而分成兩個相。
Rice大學的Satyan Bhongale和Los Alamos國家實驗室的Eddy Timmermans最近提出一個相位分離的BEC，其中一種原子像氣泡般被另一種原子包圍。Timmermans表示，BEC泡泡跟水中氣泡一樣受到浮力的作用，而調整陷獲BEC用的雷射光可以抵銷此浮力，使泡泡浮在阱中央。再以兩道在BEC泡泡中心交錯的微弱雷射光來監測其位置，便可測得任何微小外力造成的泡泡移動，就像水準儀(spirit level)一樣。
Timmermans指出，BEC水準儀可測量百億分之一的重力加速度，精確度遠高於現行儀器，因此有能力測出與重力平方反比定律不符之處，這有助物理學家統一重力與其他三種基本作用力。另外，BEC水準儀也可協助研究原子在表面附近受到開斯米力(Casimir-Polder force)。
Timmermans認為世界上有幾個研究團隊有能力做出BEC水準儀，其中之一便是諾貝爾獎得主Carl Wieman的科羅拉多大學團隊，該團隊最近才證實銣85與銣87原子組成的BEC可分成兩個相。詳見Physical Review Letters 100, 185301 (2008)。
原始網站: http://nanotechweb.org/cws/article/tech/34377
譯者:蘇士煒(清華大學物理系)
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