意大利(li)研究人員(yuan)第一次成(cheng)功(gong)實施了直接測(ce)量重力曲率(lv)的實驗(yan),這一成(cheng)果標志著他們可能(neng)改進牛(niu)頓重力常(chang)數G。相關(guan)成(cheng)果發(fa)布在近期《物理評論(lun)快報(bao)》雜志上。

很多(duo)年來，科學家已(yi)經發(fa)明了(le)很多(duo)種(zhong)復(fu)雜的方(fang)法(fa)來測量(liang)重力，最(zui)新的方(fang)法(fa)是利用原(yuan)子干涉法(fa)。這種(zhong)方(fang)法(fa)通過(guo)原(yuan)子的量(liang)子機械(xie)波動性質，使相關距離測量(liang)具有(you)較高(gao)精度。直到現在，研究人員已(yi)經能夠測量(liang)隨高(gao)度增(zeng)加而變化的重力，在幾英尺的范圍內都(dou)能測出重力漸變。

新(xin)的(de)(de)研究成果(guo)能測量(liang)(liang)由大質量(liang)(liang)引起(qi)的(de)(de)引力(li)變化(hua)(hua)，這種變化(hua)(hua)梯度被(bei)稱為(wei)重(zhong)力(li)曲率。據物理學家(jia)組織網近日(ri)報道，為(wei)了直(zhi)接測量(liang)(liang)梯度的(de)(de)變化(hua)(hua)，需要在(zai)(zai)三個(ge)(ge)不同高度進(jin)行測量(liang)(liang)。測量(liang)(liang)臨近兩(liang)(liang)個(ge)(ge)點(dian)(dian)的(de)(de)重(zhong)力(li)，產(chan)生兩(liang)(liang)個(ge)(ge)不同的(de)(de)結果(guo)，再(zai)分別除(chu)以(yi)兩(liang)(liang)個(ge)(ge)點(dian)(dian)之(zhi)間的(de)(de)距離(li)，得出不同的(de)(de)值，形成梯度。在(zai)(zai)三個(ge)(ge)點(dian)(dian)測量(liang)(liang)重(zhong)力(li)則(ze)能計(ji)算出變化(hua)(hua)率，即重(zhong)力(li)曲率。這個(ge)(ge)測量(liang)(liang)方(fang)法(fa)最(zui)初(chu)在(zai)(zai)2002年被(bei)提出，意大利研究人員(yuan)的(de)(de)實驗正是基于這個(ge)(ge)假設進(jin)行的(de)(de)。

為了同時(shi)在(zai)三(san)(san)個位置(zhi)測量(liang)重(zhong)力(li)(li)，研(yan)究人員在(zai)一(yi)(yi)米長管內(nei)的(de)(de)(de)三(san)(san)個不同高度(du)，創建了三(san)(san)個超冷原(yuan)(yuan)子(zi)羽流(liu)。管子(zi)的(de)(de)(de)上半(ban)部(bu)分被鎢合(he)金(jin)材料包裹，用來(lai)增加引(yin)力(li)(li)場的(de)(de)(de)變化。用能(neng)引(yin)起羽流(liu)一(yi)(yi)分為二的(de)(de)(de)激光(guang)脈沖來(lai)輻射原(yuan)(yuan)子(zi)，一(yi)(yi)部(bu)分原(yuan)(yuan)子(zi)吸收(shou)了光(guang)子(zi)，另一(yi)(yi)部(bu)分則(ze)仍處于基礎狀(zhuang)態。在(zai)測量(liang)時(shi)間(jian)段內(nei)，增加的(de)(de)(de)動量(liang)讓第一(yi)(yi)部(bu)分原(yuan)(yuan)子(zi)下(xia)降了一(yi)(yi)段距離，引(yin)起了兩(liang)部(bu)分之(zhi)間(jian)的(de)(de)(de)量(liang)子(zi)波周期(qi)差異(yi)。然(ran)后，研(yan)究人員將(jiang)增加兩(liang)波脈沖，讓這兩(liang)部(bu)分重(zhong)新組合(he)，并讓他們能(neng)夠相(xiang)互干(gan)涉。正(zheng)如(ru)預測的(de)(de)(de)那樣，測量(liang)這種干(gan)涉作用，能(neng)計(ji)算出重(zhong)力(li)(li)加速(su)度(du)和曲率(lv)的(de)(de)(de)變化。

研究(jiu)人(ren)員相信，用他們的(de)方(fang)法(fa)能夠很好地改進對G常數的(de)測量，這(zhe)在地理和地圖繪制(zhi)等(deng)工作中意義非凡(fan)。