测验引力对量子自旋的影响

我们的理解是由两个理论支柱支成的。首先是量子场论，它支撑着粒子物理学的标准模型。第二个是爱因斯坦的广义相对论，它描述了引力的本质。这两个支柱都经受住了无数严格的测试，并得到了无数预测的惊人证实。

如果重力直接耦合到自旋，其强度与质量耦合的强度相同，那么自旋将在地球引力场中以大约10 nHz的频率发生。该值比地球磁场中典型的核拉莫尔频率小100多亿倍，大约是我们星球每天一次旋转速度的千分之一。

USTC团队的方法涉及由两种不同同位素组成的自旋极化气体：氙-129和氙-131。研究人员同时测量了施加电磁场中两种同位素的核自旋进动频率。该场的方向小心翼翼地平行于地球的自转轴对齐，以尽量减少陀螺效应引起的系统误差。通过取两个进动频率的比率，该团队精确地消除了磁场相关效应。当磁场方向反转时，反复测量该频率比，并确定分别是对应于所述两个相对于不同场方向的比率之间的差异。

在爱因斯坦发展广义相对论后不久开始的大量理论努力表明，在广义相对论的框架中包括内禀自旋可以在根本上改变理论[8]。鉴于内禀自旋最终是角动量的一种形式，人们可以通过类比来期望对轨道角动量的引力效应对自旋产生等效的影响。这个概念提出了一个有趣的测试。广义相对论预测，旋转的大质量物体在旋转时拖着时空。如果它们的速度足够快，它们就会被抛出轨道，并且它们的轨道可能会发生弯曲。

（编辑：银川站长网）

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