在14日發(fā)表于《物理評論快報》特刊的新研究中，一組研究人員對廣義相對論中的弱等效原理(WEP)進行了迄今為止最精確的測試。研究報告描述了MICROSCOPE項目的最終結(jié)果，該項目旨在通過測量繞地球運行的衛(wèi)星中自由落體的加速度來測試該原理。研究發(fā)現(xiàn)，成對物體的加速度差異不超過大約10-15，這排除了任何對弱等效原理的違反或與當前對廣義相對論在該層面上的理解偏差。
蔚藍海岸天文臺科學家和MICROSCOPE團隊成員吉勒斯·邁特里斯稱，這對任何未來的理論都有了更好的新約束，因為這些理論在這個層面上不得違反等效原則。
廣義相對論描述了引力如何發(fā)揮作用以及如何與時間和空間相關聯(lián)。但由于該理論沒有考慮到對量子現(xiàn)象的觀察，研究人員在不斷提高的精度水平和各種條件下尋找與理論的偏差。違反將暗示新的相互作用或力，可將相對論與量子物理學結(jié)合起來。檢驗WEP是尋找廣義相對論潛在延伸的一種方法。
根據(jù)WEP，引力場中的物體在沒有其他力作用時以相同的方式下落，即使它們的質(zhì)量或成分不同。為了測試這一原理，MICROSCOPE團隊設計了實驗，以極高的精度測量Eötvös比率，該比率與兩個自由落體的加速度相關聯(lián)。如果一個物體的加速度與另一個物體的加速度相差超過大約10-15，則該實驗將對其進行測量并檢測這種違反WEP的行為。
研究人員用鉑和鈦合金作為測試目標，監(jiān)測了它們在MICROSCOPE衛(wèi)星中繞地球運行時的加速度，實驗儀器采用靜電力將成對的測試目標保持在相同位置，尋找這些力可能存在的差異，這將表明物體加速度的差異。
該團隊的工作為通過衛(wèi)星實驗對WEP進行更精確的測試鋪平了道路。他們的分析包括改進實驗裝置的方法，例如減少影響加速度測量的衛(wèi)星涂層中的裂紋，以及用非接觸式設備替換裝置中的電線。
研究人員說，升級后的衛(wèi)星實驗應能在10-17水平上展開測量，但MICROSCOPE的結(jié)果在一段時間內(nèi)仍然會是WEP最精確的測量極限。(科技日報記者 張夢然)
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