研究提出了对广义相对论弱等价原理的最精确检验

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弱等效原理是广义相对论的重要组成部分。 该原理表明,当没有其他力作用于引力场中的物体时,即使它们具有不同的质量或成分,它们也会类似地下落。

在一项新的研究中,一组科学家通过测量绕地球运行的卫星中自由落体物体的加速度来测试这一原理。 他们发现成对物体的加速度相差大约十分之一15 排除任何违反弱等效原理或偏离当前理解的情况 广义相对论 在那个水平上。 

该报告描述了显微镜任务的最终结果。

蔚蓝海岸天文台科学家、显微镜团队成员吉尔斯·梅特里斯 (Gilles Métris) 表示: “我们对任何未来的理论都有新的、更好的约束,因为这些理论不得违反这个级别的等效原则。”

在他们的实验中,科学家以极高的精度测量了 Eötvös 比率,该比率与两个自由落体物体的加速度有关。 如果物体的加速度差异超过 1015 的一部分,实验将对其进行测量并检测到这种违反 WEP 的情况。

为了测量 Eötvös 比,科学家们在 MICROSCOPE 卫星中监测了铂和钛合金测试质量绕地球运行时的加速度。 实验仪器使用静电力将成对的测试质量保持在相对于彼此相同的位置。 它寻找这些力的潜在差异,表明物体加速度的差异。

法国ONERA航空航天实验室科学家、MICROSCOPE团队成员Manuel Rodrigues, 说过“该实验的一个主要挑战是找到在地球上测试该仪器的方法,以确保它能够按照设计在太空中工作。 困难在于我们发射的仪器无法在地面上运行。 所以这是一种盲测。”

该团队的工作为卫星研究更精确地测试 WEP 奠定了道路。 他们的研究包括增强实验设置的建议,例如最大限度地减少阻碍加速度测量的卫星涂层裂纹,以及将电线换成非接触式设备。

实施这些升级的卫星实验应该能够以十分之一的水平测量潜在的 WEP 违规行为17,研究人员说。 但在一段时间内,微观结果可能仍然是对 WEP 最精确的限制。

杂志参考:

  1. 皮埃尔·图布尔等人。 显微镜任务:等效原理测试的最终结果。 物理莱特牧师。 129.DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.121102

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