科学家发布最精确的微作用力测量数据

在劳伦斯-伯克利国家实验室与加州大学伯克利分校的研究人员努力下，他们宣称已经测量出有记录以来最精确的微作用力数据：42幺科托牛（10^-24牛 顿）。关于该项研究结果的论文被发表于《科学》期刊上。对如此微弱的作用力精确的测量，意味着科学家们能够更深入地理解在量子层级的引力是如何作用的。科 学家们花了30多年，建立起这套物理仪器设备来测量接近标准量子极限（SQL）的物理量。

量子力学中有个著名的海德堡测不准原理，是说你没办法同时精确测量一个微观粒子的位置和动量，由于观测仪器发射的光子会对粒子产生影响，所以你对要测位置就要牺牲动量的精确度，反之亦然。作用力越小，越容易受到该原理的影响。在量子力学中，这种量子物理量精确度的极限称为标准量子极限（以下简称SQL）。需要尽可能地提高仪器的灵敏度来缩小这种量子的反作用影响，接近SQL的极限。而这一跨越，科学家们用了30多年时间来实现，远远高于原来预测的时间。

在这次测量中，科学家们使用了机械振荡器来测量，由1200铷原子组成的气体被束缚在接近绝对零度的光场中。通过调整光场的振幅施加作用力，并由一束探测光线进行测量。该论文第一署名作者Sydney Schreppler称，“我们对振荡器施加外力，就像用球棒击打钟摆，然后通过观测这种反应的振幅来进行测量。为了提高测量精度以接近SQL的极限，这项实验的关键在于如何控制束缚铷原子的环境，即如何保持低温环境。我们用来进行测量的激光束可以尽可能地不对原子进行加热，尽可能地让原子隔离避免环境干扰因素。因此当我们施加外力时原子能够持续维持低温环境并尽可能让测量接近精确度的极限。”

这次观测得到的结果是迄今为止最精确的微作用力测量结果。在SQL的极限之外，只有四个影响精度的因素；是最接近标准量子极限的一次测量，之前的测量都至少有六至八个影响因素。Schreppler认为还可以通过使用更接近绝对零度的原子并使用更精准的光学仪器来得到更精确的结果。