来自劳伦斯伯克利国家实验室和加利福尼亚大学的物理学家记录下了有史以来测量到的最微弱的力——仅为42幺牛顿。这相当于比一粒尘埃的重量弱数十亿倍的作用力。该实验使科学家们更接近被称为标准量子极限的基本精度壁垒。
测量的核心是一个由1200个铷原子组成的机械振子，这些原子被冷却到接近绝对零度。原子云被束缚在由激光束构成的光学陷阱中。外部力通过调制其中一束激光施加，而响应则由探针记录。这种设计使系统得以与外部噪声隔离，并将测量对振子本身的反作用降至最低。
标准量子极限源于海森堡不确定性原理：测量本身不可避免地会扰动被测对象。在普通仪器中，这会产生“反作用涨落影响”，从而掩盖微弱信号。加利福尼亚团队利用仅1200个原子和激光隔离克服了部分壁垒，使灵敏度比此前的纪录高出四倍。
这一成就为更精确地探测引力波——即爱因斯坦预言的时空“涟漪”——开辟了道路。现代干涉仪目前尚无法可靠地记录来自早期宇宙的最微弱信号。新的灵敏度有望改变这一局面。
作者们指出，进一步改进光学探测器将能够更接近理论极限。理论家早在1980年就预言了这种测量的可能性，但真正的实验又花了三十年才实现。
这项研究发表在《科学》杂志上，表明量子限制并非绝对——可以借助精巧的工程方案加以规避。
