近日，来自英国的四个机构正式参与了美国能源部费米国家加速器实验室正在建设的物质波原子梯度计干涉传感器实验MAGIS-100。11月，利物浦大学、伦敦帝国理工学院、剑桥大学和牛津大学与费米实验室签署了合作研发协议。
MAGIS-100是一个创新的100米长干涉仪实验。科学家们的目标是使用冷原子干涉术来证明原子在几米的距离和几秒的持续时间内的量子叠加。这项测量还将使科学家能够寻找超轻暗物质与普通物质相互作用的迹象。这项研究将为未来的引力波探测器奠定基础。它开创了可以导致基线超过1公里的干涉测量实验的技术，从而提高了灵敏度。
费米实验室主任Lia Merminga说：“很高兴看到我们通过高度创新的MAGIS-100实验，将与英国机构的长期而著名的合作伙伴关系扩展到新的科学领域。”。“我们的英国合作伙伴参与干涉仪检测系统的设计、建造和交付，还将参与实验的调试和数据分析。”
科技设施委员会（STFC）执行主席Mark Thomson表示，“这一举措对英国和美国来说都是一个令人兴奋的机会，可以在基础科学的新技术方面进行合作。将量子技术应用于我们揭示宇宙秘密的科学任务具有巨大潜力。”
MAGIS-100将垂直安装在一个100米深的通道中，该通道是多年前为费米实验室的中微子实验而建造的。科学家们将锶原子冷却到接近绝对零度的温度，并将其放入真空管中。在真空管两端的反射镜之间传播的激光束脉冲将撞击锶原子。这将导致原子像微小的原子钟一样，同时以两种不同的速度运动，并以两个不同的状态存在。科学家们将测量和比较信号，以寻找两个量子态的叠加，从而突破原子与自身相距多远的界限。他们还将寻找超轻暗物质粒子与原子相互作用可能导致的偏差。
MAGIS-100是费米实验室量子科学计划的一部分。原子干涉仪天文台和网络（也称为AION）是英国的一个旗舰项目，旨在将冷原子干涉仪用于基础科学，该项目的大学从一开始就参与了MAGIS-100。AION的合作者正在与斯坦福大学和西北大学合作，为实验开发几个光学组件。他们提供的相机将记录激光照射锶原子云发出的荧光的干涉图案。他们还在制造实验反射镜系统所需的关键光学部件，并致力于数据采集系统。
费米实验室的MAGIS-100合作者凭借其在规划、构建和运行大规模实验方面的专业知识和经验，正在与AION合作者合作，扩大冷原子干涉测量术的规模，该测量术最初是基于大学的小型实验。
“这次合作的特别之处在于我们的合作方式。我们正在扩大费米实验室在处理冷原子方面的专业知识，同时将冷原子干涉测量技术带入大规模实验，”费米实验室MAGIS-100项目科学家Robert Plunkett说。
除了英国皇家研究所的资助外，MAGIS-100项目还得到了戈登和贝蒂·摩尔基金会980万美元的资助，以及美国能源部科学办公室高能物理办公室通过QuantISED计划的资助。
