地球の反対側に立っている二人の大人が及ぼす重力はどれくらいの強さでしょうか?智江研究所は

100グラムの物体を持ち上げるのに約1ニュートンの力が必要です。

地球の両端に立つ 2 人の成人によって発生する重力は、およそ 10 のマイナス 21 乗ニュートンです。

これは、智江研究所の極微弱力装置が検出できる力です。

ナノ粒子

非常に弱い力の装置がどのようにしてこのような小さな力を検出できるのでしょうか?

真空環境下で、髪の毛の1000分の1程度の直径を持つナノ粒子の球をレーザーで捕捉・浮遊させ、その動きや変位から球が受ける力の大きさを推測します。

これが極微弱力装置の基本原理です。

そして、光がこのプロセスの鍵となります。

光子が物質と相互作用すると、運動量の交換が起こり、物質の運動状態が変化します。このプロセスは運動量保存の法則を満たします。この光の運動量効果に基づいて、科学者は光ピンセット技術を発明し、光を微小な粒子を操作するツールにしました。

レーザー光の経路

智江研究所量子センシング研究センター副所長の高暁文氏は、「超微弱力装置は光ピンセット技術を使用してナノ粒子を浮遊させ、光場内でナノ粒子が固有振動を形成できるようにします。外部信号によって粒子の動きが変化する場合、この変化を測定することで力の大きさを推測できます」と説明した。

ナノ粒子が存在する微視的な世界では、わずかな乱れでもその運動状態に変化が生じる可能性があります。

「空気分子の無秩序な衝突は非常に大きなノイズ源です。そのため、高真空環境が極めて弱い力を検出する鍵となります」と高暁文氏は紹介した。

智江実験室の極微力装置チームは、最適化と改良を重ね、極微力装置の真空限界を6×10のマイナス7乗Pa（大気圧の10億分の1以下）まで下げ、ナノ粒子に対して優れた環境保護を実現しました。

超微弱力装置チームのメンバーが実験を行っている

ナノ粒子を安定的に分離、捕捉、制御するために、智江研究所の研究専門家である李翠紅氏は2年間をかけて研究しました。

「高真空条件下では、空気分子の衝突によるノイズが大幅に減少しますが、この環境では粒子が光トラップから簡単に逃げてしまうため、初期段階で粒子を科学的に選別、処理、最適化する必要があります」と李翠紅氏は紹介した。

現在、智江実験室の極微弱力装置チームは、独自の粒子識別・処理方法を確立しています。粒子捕捉の成功率は100％に近く、装置の力感度は世界トップレベルに達しています。

極めて弱い力の装置部分

極微弱力装置の機能は何ですか?

この装置とその背後にある技術を使用することで、人々は「デスクトップ」上で高周波重力波を検出し、「非ニュートン重力」や「巨視的量子状態」など、まだ解明されていない多くの最先端の科学的疑問に答えることができるようになるだろう。

未知のものを解き明かし、好奇心を満たすことは、多くの場合、科学の進歩の原動力となります。広大な宇宙を理解するためであれ、微視的な物理現象を説明するためであれ、極微弱な力の装置は優れたツールです。

床の削り取りからインフラの改修、機器の購入、プラットフォームの設置まで、智江実験室の極微弱力装置チームはコンピューター室を段階的に実験室に改造し、ここで多くの初めての成果を達成しました。

粒子が初めて捕捉されたとき、システム信号回路が初めて調整されたとき、およびマイルストーン ノードが初めて承認のために通過したとき。

3年の間に、智江研究所の極微弱力装置チームは、この技術の追随者からリーダーへと成長しました。

特派員 シャオ・レ

オレンジインタラクティブの記者、リン・ジャナン

画像提供：Zhijiang Laboratory