意科学家首次直接测量重力曲率

意大利研究人员第一次成功实施了直接测量重力曲率的实验,这一成果标志着他们可能改进牛顿重力常数G。相关成果发布在近期《物理评论快报》杂志上。

很多年来，科学家已经发明了很多种复杂的方法来测量重力，最新的方法是利用原子干涉法。这种方法通过原子的量子机械波动性质，使相关距离测量具有较高精度。直到现在，研究人员已经能够测量随高度增加而变化的重力，在几英尺的范围内都能测出重力渐变。

新的研究成果能测量由大质量引起的引力变化，这种变化梯度被称为重力曲率。据物理学家组织网近日报道，为了直接测量梯度的变化，需要在三个不同高度进行测量。测量临近两个点的重力，产生两个不同的结果，再分别除以两个点之间的距离，得出不同的值，形成梯度。在三个点测量重力则能计算出变化率，即重力曲率。这个测量方法最初在2002年被提出，意大利研究人员的实验正是基于这个假设进行的。

为了同时在三个位置测量重力，研究人员在一米长管内的三个不同高度，创建了三个超冷原子羽流。管子的上半部分被钨合金材料包裹，用来增加引力场的变化。用能引起羽流一分为二的激光脉冲来辐射原子，一部分原子吸收了光子，另一部分则仍处于基础状态。在测量时间段内，增加的动量让第一部分原子下降了一段距离，引起了两部分之间的量子波周期差异。然后，研究人员将增加两波脉冲，让这两部分重新组合，并让他们能够相互干涉。正如预测的那样，测量这种干涉作用，能计算出重力加速度和曲率的变化。

研究人员相信，用他们的方法能够很好地改进对G常数的测量，这在地理和地图绘制等工作中意义非凡。