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“显微镜”卫星验证爱因斯坦等效原理:如有误将拉开新序幕

“显微镜”卫星效果图

“显微镜”卫星效果图

  据美国《基督教科学箴言报》报道,法国科学家最近发射了一颗卫星——“显微镜”(Microscope),将直接验证爱因斯坦广义相对论的重要组成部分——等效原理。研究人员表示,如果证明这一理论有误,将拉开新物理学的序幕。

  1907年,爱因斯坦提出等效原理。该原理指出,惯性质量同引力质量相等,也就是引力场对物体施加的作用,无法与加速运动产生的效果区分开来。爱因斯坦的一个思维试验这样解释:设想一个人站在地球上的一个密封盒内,引力使他稳稳地站在地板上。现在,想象这个人处在同一个密封盒,只不过该密封盒在远离任何行星且加速度刚好为9.8m/s2的火箭内,这位乘客仍可稳稳站在地板上。那么,这个人并不知道自己究竟是在地球上,还是在加速运动的火箭上。

  等效原理是广义相对论的第一个基本原理。那么,等效原理正确吗?这就是法国发射的“显微镜”卫星的使命,该卫星已从法属圭亚那搭载俄罗斯“联盟”号火箭进入太空。

  “显微镜”卫星由法国国家航天研究中心(CNES)研制而成,其上携带两个圆柱形物体:一个用金属钛制造;另一个用铂铑合金制造。CNES在新闻发布会上表示:“在太空中,旋转卫星上的这两个物体将在长达数月内处于几乎完美且持久的自由落体运动中,没有在地球上可能受到的扰动影响,因此,我们能很精确地对它们的相对运动进行研究。”

  如果爱因斯坦是正确的,那么不管其组成如何,两者的运动将会一样。CNES称:“如果两者加速度不同,那么等效原理将被推翻,这将撼动物理学的基础。”

  科学家们一直无法让爱因斯坦的引力理论与粒子物理学标准模型统一起来。标准模型预测,广义相对论会在非常小的尺度上失效,但迄今还没有人观察到这一现象。现在,“显微镜”卫星的观测精度比迄今地球上进行的实验提高了3个数量级。研究人员表示,任何违反爱因斯坦等效原理的情况均将开启新的物理学领域。

文  科技日报 (记者刘霞)

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