利用整個太陽係作為實驗室,以及我們最先進的計時儀器設備,科學家們幫忙驗證了「愛因斯坦電梯」假說? 他的核心組成部分之一廣義相對論。
該理論涉及質量、重力、空間和時間的基礎知識? 因此,盡我們所能證明它的正確性對於我們所知的物理學基礎至關重要。
是什麼啟發了愛因斯坦電梯的想法? 正式名稱為等效原理? 問題是,如果你發現自己失重地漂浮在一個密封、無窗的電梯中間,你就無法判斷自己是在深空,還是在地球上快速加速向地面。
您可能永遠不會發現自己處於這兩種情況,但基本原則是,無論您身在何處或移動速度有多快,都適用相同的物理定律。 在一種情況下存在重力,在另一種情況下則不存在,但有兩者的結果相同,這就是愛因斯坦意識到的。
有一個相互關聯的概念,即本研究中測量的概念,即假設的自由落體電梯中的所有物體都會以相同的速度加速? 你,那個你剛剛放手,一個隨機的陌生人落在你旁邊,等等。
為了對此進行測試,美國國家標準與技術研究所(NIST)的物理學家使用地球作為浮體,將太陽係作為電梯井。
為了測量加速度,研究人員轉向了最先進的原子鐘我們目前有:四個氫脈澤和八個銫噴泉鐘。 透過比較這些時鐘在 14 年中的滴答聲,團隊發現了 0.00000022 正負 0.00000025 的差異。
(美國國家標準技術研究院)
這個數字非常接近零,這是迄今為止最好的發現; 因為如果愛因斯坦是對的,並且所有這些時鐘都以相同的速率在太空中下落,那麼這個值應該為零。
換句話說,儘管太陽的引力不同,和其他物體,原子鐘的「滴答聲」保持不變? 就像我們想像中的人和電梯井內的其他物體相對彼此保持不變一樣。
這遠非該假設第一次得到驗證,但科學家以前從未能夠如此準確地測量它,這要歸功於在原子鐘的準確性。
“我們做這項工作的主要原因是為了強調如何使用原子鐘來測試基礎物理,”團隊成員之一說道,比朱納特·帕特拉。 「特別是,基礎」。
物理學家仍然需要追求更高的準確度,並且可以透過更多的方式來驗證這些結果。
最重要的是,對等效原理的更精確測量意味著對宇宙中空間和時間的其他一些基本原理的更精確測量,而原子鐘在其中發揮著重要作用。
“我們將廣義相對論的測試與原子鐘聯繫在一起,注意到當前一代時鐘的局限性,並對下一代時鐘將如何變得非常重要提出未來展望,”帕特拉說。
仍然有不一致之處需要解釋廣義相對論和量子力學之間的關係,但這是未來研究需要考慮的。 就目前而言,愛因斯坦再次獲勝。
該研究發表於自然物理學。