中科院 中科大团队精确测量了引力之于量子自旋的影响

中国科学技术大学的合作研究小组由中国科学院盛东教授、陆征天教授以及联合团队的研究团队共同合作，用高精度的氙气同位素磁力仪研究中子自旋和引力耦合的效应。

我们对物理学的理解是由两个理论支柱支持的：第一个是量子场理论，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，它描述了重力的性质。这两个支柱都经受住了无数次严格的测试，并有无数的预测得到了惊人的证实。

本质自旋是一种纯量子形式的角动量，其本质不涉及粒子的物理旋转；其解释来自狄拉克的量子力学和狭义相对论的统一。相比之下，引力场是通过广义相对论来理解的：广义相对论描述的角动量只产生于大型大质量物体的旋转，是一种经典理论。那么，量子自旋是如何与引力场互动的呢？这个问题仍然没有答案。

此次，实验团队开发了一个非常精确的实验，以测试与原子核自旋相关的能量是否取决于自旋相对于地球引力场的方向：方法涉及由两种不同元素组成的自旋极化气体——氙-129和氙-131。

这项研究旨在通过测量中子自旋上升和自旋下降状态的重量差来揭示中子自旋与重力之间的耦合强度。实验结果显示，这两种状态的重量差小于六千亿分之二（<2×10-21），为这种超载效应的线性耦合强度估计值设定了一个新的理论上限。

中国科学技术大学的团队开发了高度稳定和敏感的129Xe-131Xe-Rb共磁计，结合他们自行开发的原子装置和光谱测量技术，开发的精密测量方法可以抑制共磁计系统的系统误差。研究人员利用这种方法，测量了一种名为fr-1的超导体，它的电阻率为0.01ω·cm，相当于标准大气压的1/1000。

（编辑：银川站长网）

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