美提出检验原子或中子是否携带微量电荷构想
2008-4-25 10:22:30  科技日报

本报讯 (记者 高博) 一个原子中所有电子携带的正电荷，与所有质子携带的负电荷正好相等；任何物体携带的电荷量，总是一个电子的电荷量的整数倍———这些公认的物理学命题，即将接受更严格的检验。美国斯坦福大学科学家提出了一种实验构想，可验证原子或中子是否可能携带微量电荷，以及是否存在非量子化的电荷。

　　研究人员在《物理评论快报》杂志上撰文描述了这种实验装置。理论上，一种单磁极粒子在不遵循时间对称性时，可以携带非量子化的电荷。研究者之一的阿斯密纳·阿尔瓦尼塔奇说：“这提醒我们重新考虑电荷量子化的观念。”研究人员设计出一种实验装置，可极大提高测量原子电荷值的灵敏度，“相当于测量地日距离时的误差不到一个原子核大小。”

　　这个装置是10米高的圆筒，内装两个有缝隙的小圆筒。在装置底部，铷原子以10米/秒的初速度向上射进位于装置底部的小圆筒。根据波粒二像性，原子同时也是波，因此一些激光脉冲会将上升的原子波“裁开”。这些激光脉冲像镜子一样，把原先的波函数一分为二，产生一个移动较快的波和一个移动较慢的波。

　　移动快的部分射得更高，其抛物线会延伸进上面的小圆筒；较慢部分的抛物线则不会离开下面的小圆筒。研究者给上面的圆筒加上正电压，给下面的加上负电压。如此一来，若铷原子携带有电荷值，即使很微小，它的两个组成部分也将分别对上下圆筒的电压做出反应，从而在两个部分之间产生一个相位移动。

　　如果测量到这一相位移动，就可以确定原子携带了电荷。实验者可一次测量100万个原子，以提高统计学指标———从而达到一个核子携带10-28e电荷，也测得出来。若一次测量1000万到1亿个原子，或者测量处在纠缠状态的原子群，灵敏度更可提高到10-30e电荷。