文 徐銳
作為愛(ài)因斯坦廣義相對(duì)論的支柱、中學(xué)科學(xué)課演示的主要內(nèi)容，弱等效原理通過(guò)了迄今最嚴(yán)格的測(cè)試。
歐洲“顯微鏡”衛(wèi)星開展的一項(xiàng)新天基實(shí)驗(yàn)，以前所未有的精度，證實(shí)了由不同材料構(gòu)成的物體，在引力作用下，以完全相同的速度下落。
“能以如此高的精度證實(shí)愛(ài)因斯坦理論真是太好了。”未參與該研究的英國(guó)倫敦國(guó)王學(xué)院理論物理學(xué)家Eugene Lim說(shuō)，這項(xiàng)研究結(jié)果并不令人驚訝，但這些實(shí)驗(yàn)未來(lái)可以幫助物理學(xué)家縮小符合量子理論的引力理論的范圍，以及更好地預(yù)測(cè)黑洞行為。
簡(jiǎn)單來(lái)講，弱等效原理表明引力是普遍存在的，即無(wú)論物體由什么構(gòu)成，在引力場(chǎng)下，都會(huì)以同樣的方式加速。
“顯微鏡”衛(wèi)星。圖片來(lái)源：CNES 2015
幾個(gè)世紀(jì)以來(lái)，物理學(xué)家對(duì)上述原理的實(shí)驗(yàn)探索從未停止。
其中，最著名的演示（可能是虛構(gòu)的）是天文學(xué)家伽利略在意大利比薩斜塔進(jìn)行的自由落體實(shí)驗(yàn)，據(jù)說(shuō)他在塔頂讓兩個(gè)質(zhì)量不同的球體同時(shí)落下，并看到它們同時(shí)落地。
而今天，對(duì)弱等效原理探索的最前沿在太空。2016年發(fā)射的“顯微鏡”衛(wèi)星的主要任務(wù)就是對(duì)愛(ài)因斯坦的弱等效原理進(jìn)行驗(yàn)證。
繞地球軌道運(yùn)行的“顯微鏡”內(nèi)部放置了一系列由鉑和鈦合金制成的帶電圓柱體，它們被靜電維持在原位。
衛(wèi)星繞軌運(yùn)行相當(dāng)于下落狀態(tài)，至少就引力而言，內(nèi)部的圓柱體基本上保持在恒定的自由落體狀態(tài)。
同時(shí)，一個(gè)極其靈敏的電子傳感器會(huì)測(cè)量保持每個(gè)圓柱體相對(duì)靜止所需的電壓。
如果一個(gè)圓柱體比另一個(gè)圓柱體加速快，維持其原位不動(dòng)的電壓就會(huì)更高。
9月14日發(fā)表于《物理評(píng)論快報(bào)》的相關(guān)研究指出，結(jié)果正如預(yù)期——在整個(gè)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中，兩個(gè)圓柱體的加速度始終相同。
法國(guó)國(guó)家航空航天研究院（ONERA）研究工程師、上述任務(wù)負(fù)責(zé)人Manuel Rodrigues指出，該研究結(jié)果不會(huì)改寫任何教科書，但它比之前的實(shí)驗(yàn)“測(cè)量精度提高了10倍”。
“新研究的精確性為過(guò)去在相關(guān)方面的各項(xiàng)研究增添了信心。我們現(xiàn)在知道，從其他實(shí)驗(yàn)中得到的結(jié)果是可靠的?！盠im補(bǔ)充道。
相關(guān)論文信息：
https://doi.org/10.1103/PhysRevLett.129.1211
