广义相对论再次通过大规模实验测试,未找到弱等效原理裂缝

爱因斯坦的广义相对论自一个多世纪前存在至今,正确性惊人到难以撼动。一组研究人员想测试广义相对论中的弱等效原理,在MICROSCOPE卫星上测量不同物体自由落体的加速度,而实验结果表明两者加速度差异不超过0.0000000000000001,或者说没不到到偏离、违反弱等效原理的任何情况。

阿尔伯特·爱因斯坦于1915年发布了广义相对论,描述引力如何运行、和时间与空间的关联,但该理论未考虑到量子现象,因此科学家这一个世纪以来,一直通过不断提高精度的仪器寻找和理论出现的偏差,这将暗示一种新的相互作用或自然力,能将相对论与量子物理学、粒子物理学结合成统一的万物理论。其中,测试弱等效原理(weak equivalence principle,WEP)是其中一种方法。

根据弱等效原理,一个引力场中的不同物体就算质量、成分不同,在没有其他力影响之下都会以相同方式下落。

为了进行测量,法国太空实验室Manuel Rodrigues团队利用2016年升空的MICROSCOPE卫星设计新实验来测量Eötvös比率,仪器使用静电力将成对的金属圆柱体(300克的钛外圆柱体和402克的铂内圆柱体)维持在相对于彼此的位置,当它们以近乎完美的自由落体长时间绕地球运行,重力影响柱体造成的任何差异都会导致它们相对于彼此移动。

这场大规模实验结果表明,弱等效原理依然没有出现任何裂缝,Eötvös参数被限制在1.1 x 10-15,或者说两物体加速度的差异不到0.0000000000000001。

至今科学家已进行过如此多广义相对论测试,一些物理学家甚至怀疑限制等效原理的结果可能永远不会出现在实验,而爱因斯坦将永远被证明是正确的。

(首图来源:MICROSCOPE)