《原子干涉儀等效原理檢驗中科里奧利效應的實驗研究》是依託中國科學院精密測量科學與技術創新研究院，由湯彪擔任項目負責人的青年科學基金項目。
基本介紹
- 中文名：原子干涉儀等效原理檢驗中科里奧利效應的實驗研究
- 項目類別：青年科學基金項目
- 項目負責人：湯彪
- 依託單位：中國科學院精密測量科學與技術創新研究院
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
等效原理的高精度實驗檢驗在驗證愛因斯坦廣義相對論和尋找新的相互作用力方面都有著重要意義。為驗證等效原理的適用範圍，巨觀物體和微觀尺度的等效原理檢驗實驗同樣重要。原子干涉儀實驗技術的發展，為人們提供了一種在微觀尺度上高精度檢驗等效原理的新方法。目前國際上用原子干涉儀檢驗等效原理的最好水平為10^-8，而地球轉動引起的科里奧利力是其達到更高檢驗精度的最主要限制因素之一。本項目擬對原子干涉儀等效原理檢驗中科里奧利力補償的新方法進行實驗研究，在不影響原子干涉儀主動隔振系統的同時提高對地球轉動補償的精度，以使其對實驗的影響降低至10^-10水平。本項目的實施，可以極大降低實驗的系統誤差，提高原子干涉儀等效原理檢驗的精度。
結題摘要
等效原理的高精度實驗檢驗在驗證愛因斯坦廣義相對論和尋找新的相互作用力方面都有著重要意義。為驗證等效原理的適用範圍，巨觀物體和微觀尺度的等效原理檢驗實驗同樣重要。原子干涉儀實驗技術的發展，為人們提供了一種在微觀尺度上高精度檢驗等效原理的新方法。目前國際上用原子干涉儀檢驗等效原理的最好水平為10^-8，而地球轉動引起的科里奧利力是其達到更高檢驗精度的最主要限制因素之一。為了使科里奧利力對原子干涉儀等效原理檢驗實驗的影響降低兩個量級，本項目通過控制XY兩個方向上音圈電機的運動來實現對拉曼光反射鏡的轉速控制，使得反射鏡轉動速率與地球轉動相同，而方向相反，從而補償掉由地球轉動帶來的科里奧利力效應。為了解決科里奧利力引起的系統誤差問題，同時保證振動噪聲的隔離水平以及抑制台面傾角的長漂，我們將轉動補償系統與主動隔振系統設計為一體，整個系統包含兩個閉合迴路：第一路由加速度計連續採集豎直方向（Z方向）的振動信號，經過反饋算法後，通過壓控電流源(VCCS)驅動平台正中的音圈電機來抑制此方向上的振動噪聲；第二路由一個精度為0.1 μrad的電子水平儀實時測量XY方向上的台面傾角，同樣經過數字控制系統後反饋控制XY兩個方向上的音圈電機來精密控制隔振台面的轉動。將X方向轉速固定時掃描Y方向上的轉動速度，每改變一次轉速做一個干涉條紋，並記錄此時條紋的對比度，由此可以得到Y方向轉速與原子干涉條紋對比度關係的曲線，曲線擬合的極大值點就是對地球轉動補償的最優點，也即台面轉動速度的鎖定參考值。通過這個方法，我們在實驗中實現了對地球轉動速度~1%精度的補償，有效地將科里奧利效應引起的系統誤差水平降低了近兩個量級。這為將來在10^-10精度上進行基於原子干涉的等效原理驗證實驗打下了堅實的基礎。
