空间测试证实自由落体理论
时间:2017-12-08

  空间测试证实了自由落体理论 - News - Science Network

  阿尔伯特·爱因斯坦的广义相对论的一个主要考验已经成功地通过了一个测试,除了这次在太空中。法国的一个卫星实验表明,在重力作用下,不同质量的物体以完全相同的速率下降,如同理论这个结果是对伽利略伽利略在400年前首次测试的等效原理的最准确的证实,这个任务似乎是非常完美的表现,美国盖恩斯维尔佛罗里达大学的理论物理学家克利福德说: 。

  物理学家仔细研究了等价原理,因为违背这个原理的任何可能性都指向了自然的新的力量,这可能解决广义相对论与量子理论之间的长期僵局。

  这颗被称为显微镜的卫星发现,在两次小质量测试中,10/1之间的加速度没有区别。这比最敏感的地基测试高10倍以上,这种测试在地球旋转过程中寻找重量反应的差异。

  CNES在2016年4月发射的2亿欧元显微镜卫星得益于避免地面振动的能力。它依靠一对几厘米长的同轴圆柱壳轴。外筒采用钛铝合金制造,内筒采用更致密的铂铑合金制造。

  随着卫星在地球周围移动,气缸不断自由落体。电极监测圆柱体的位置,并使用静电将其推向偏离中心的微小电压。当卫星在1.5小时的轨道上时,两个施加的电压之间的差值表明其中一个气缸下降得比另一个快,这恰好是违反等效原理的信号。

  来自法国,德国,荷兰和英国的研究人员的显微镜研究小组经过1500多个这样的卫星轨道后,没有发现这种信号。他们关于这项研究的论文已经被“物理评论通讯”收录。到明年年底还将进行900个研究轨道运行,研究小组可以实现将等价原则定义为1015之一的目标。

  威尔说,到目前为止,这些测量并没有排除任何与等价原理背道而驰的相对可能性。不过,他认为,不断提高新物理学范式的敏感性是非常重要的。直到我们到达那里,我们什么都不知道。威尔说。

  一个被称为伽利略伽利略的意大利卫星将以1017精度测试等效原理,另一部分则是通过快速旋转和分离来自更缓慢变化的系统效应的任何信号。

  加利福尼亚州帕洛阿尔托斯坦福大学的研究人员提出了一种卫星,其目标是用降噪低温冷冻技术监测等效原理,准确度为1018.还有一些人希望用玻色 - 爱因斯坦凝聚体达到测量极限,表现为单一量子波的冷原子云。

  Anna Nobili是意大利比萨大学的物理学家,也是伽利略伽利略卫星的首席研究员。她承认为太空任务寻找资金并不容易。但最新的结果证明,这些测试在空间上很容易。

  等效原理是重力的最基本的物理性质。在任何时间和空间上都可以选择合适的参照系,使运动方程的所有运动方程不再含有引力项,即重力可以部分消除。如果认为这个重力消除参考系是一个惯性系,则等价原则表明在任何一个时空点都必须有一个局部惯性系。伽利略首先注意到,不同物体沿着斜坡的滑动运动是相同的,即重力的加速度与物体的组成无关。

  等效原理是广义相对论的第一基本原理,也是广义相对论的核心。它的基本含义是引力场相当于以适当的加速度运动的参照系。爱因斯坦于1911年注意到这一规律,并于1915年正式将其原则化。(赵西喜)

  “中国科学”(2017年11月30日第二版)