Core Concepts
格子原子干渉計を使って、小型の質量源に対する重力引力を精密に測定し、ニュートン重力に一致する結果を得た。
Abstract
この研究では、格子原子干渉計を使って重力引力の精密測定を行っている。従来の自由落下原子を使った干渉計では、測定時間が数秒と短いため、小型の質量源との相互作用を精密に測定するのが難しかった。一方、格子原子干渉計では原子を光格子に閉じ込めることで、70秒以上の長時間の干渉を実現できる。
しかし、光格子は地球の重力を打ち消す非常に強い力を加える必要があるため、わずかな不完全さが系統誤差を引き起こす可能性がある。そこで本研究では、系統誤差を抑制する信号反転の手法を用いて、小型の質量源に対する重力引力を精密に測定した。その結果、ニュートン重力に一致する値を得ることができ、スクリーニングされた第5の力の理論を排除することができた。さらに、この測定精度は自由落下原子を使った従来の最高精度を4倍以上上回るものであった。今後、原子冷却の改善やノイズ抑制により、サブミリメートルスケールの力の測定や重力定数の測定、量子重力の検証などに応用できると期待される。
Stats
重力引力の測定値: 33.3 ± 5.6stat ± 2.7syst nm s−2
従来の最高精度と比べて4倍以上の精度向上
Quotes
"格子原子干渉計は、地球の重力1、重力定数2、ニュートン重力からの偏差3,4,5,6、一般相対性理論7などを調べるための強力なツールである。"
"光格子は地球の重力を打ち消す非常に強い力を加える必要があるため、わずかな不完全さが系統誤差を引き起こす可能性がある。"