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爱因斯坦错了吗?一颗卫星验证著名比萨斜塔实验……

时间:2022-11-30 10:10:25 | 浏览:1583

来源:【中国科学报】文 | 徐锐作为爱因斯坦广义相对论的支柱、中学科学课演示的主要内容,弱等效原理通过了迄今最严格的测试。欧洲“显微镜”卫星开展的一项新天基实验,以前所未有的精度,证实了由不同材料构成的物体,在引力作用下,以完全相同的速度下

来源:【中国科学报】

文 | 徐锐

作为爱因斯坦广义相对论的支柱、中学科学课演示的主要内容,弱等效原理通过了迄今最严格的测试。

欧洲“显微镜”卫星开展的一项新天基实验,以前所未有的精度,证实了由不同材料构成的物体,在引力作用下,以完全相同的速度下落。

“能以如此高的精度证实爱因斯坦理论真是太好了。”未参与该研究的英国伦敦国王学院理论物理学家Eugene Lim说,这项研究结果并不令人惊讶,但这些实验未来可以帮助物理学家缩小符合量子理论的引力理论的范围,以及更好地预测黑洞行为。

简单来讲,弱等效原理表明引力是普遍存在的,即无论物体由什么构成,在引力场下,都会以同样的方式加速。

“显微镜”卫星。图片来源:CNES 2015

几个世纪以来,物理学家对上述原理的实验探索从未停止。

其中,最著名的演示(可能是虚构的)是天文学家伽利略在意大利比萨斜塔进行的自由落体实验,据说他在塔顶让两个质量不同的球体同时落下,并看到它们同时落地。

而今天,对弱等效原理探索的最前沿在太空。2016年发射的“显微镜”卫星的主要任务就是对爱因斯坦的弱等效原理进行验证。

绕地球轨道运行的“显微镜”内部放置了一系列由铂和钛合金制成的带电圆柱体,它们被静电维持在原位。

卫星绕轨运行相当于下落状态,至少就引力而言,内部的圆柱体基本上保持在恒定的自由落体状态。

同时,一个极其灵敏的电子传感器会测量保持每个圆柱体相对静止所需的电压。

如果一个圆柱体比另一个圆柱体加速快,维持其原位不动的电压就会更高。

9月14日发表于《物理评论快报》的相关研究指出,结果正如预期——在整个实验过程中,两个圆柱体的加速度始终相同。

法国国家航空航天研究院(ONERA)研究工程师、上述任务负责人Manuel Rodrigues指出,该研究结果不会改写任何教科书,但它比之前的实验“测量精度提高了10倍”。

“新研究的精确性为过去在相关方面的各项研究增添了信心。我们现在知道,从其他实验中得到的结果是可靠的。”Lim补充道。

相关论文信息:

https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.1211

《中国科学报》 (2022-09-16 第2版 国际 原标题为《羽毛和保龄球确以相同速度下落》)

编辑 | 赵路

排版 | 郭刚

本文来自【中国科学报】,仅代表作者观点。全国党媒信息公共平台提供信息发布传播服务。

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