利用整个太阳系作为实验室,以及我们最先进的设备计时仪器,科学家们帮助验证了“爱因斯坦电梯”假说——这是他的研究的核心组成部分之一。广义相对论。
该理论涉及质量、重力、空间和时间的基础知识,因此尽我们所能证明它的正确性对于我们所知的物理学基础至关重要。
是什么激发了爱因斯坦电梯的想法——官方称为等效原理– 如果你发现自己失重地漂浮在一个密封的、没有窗户的电梯中间,你就不可能判断你是在深空,还是在地球上快速加速到地面。
您可能永远不会发现自己处于这两种情况,但基本原则是,无论您身在何处或移动速度有多快,都适用相同的物理定律。在一种情况下存在重力,在另一种情况下则不存在,但有两者的结果相同,这就是爱因斯坦意识到的。
有一个相互关联的概念,即本研究中测量的概念,即假设的自由落体电梯中的所有物体都会以相同的速度加速 - 你,你刚刚放手,一个随机的陌生人落在你旁边,等等。
为了对此进行测试,美国国家标准技术研究院 (NIST) 的物理学家使用地球作为浮体,使用太阳系作为电梯井。
为了测量加速度,研究人员转向了最先进的原子钟我们目前有:四个氢脉泽和八个铯喷泉钟。通过比较这些时钟在 14 年中的滴答声,该团队发现了 0.00000022 正负 0.00000025 的差异。
(美国国家标准技术研究院)
这个数字非常接近于零,这是迄今为止最好的发现;因为如果爱因斯坦是对的,并且所有这些时钟都以相同的速率在太空中下落,那么这个值应该为零。
换句话说,尽管太阳的引力不同,和其他物体,原子钟的“滴答声”保持恒定——就像我们想象中的人和电梯井内的其他物体相对于彼此保持恒定一样。
这远非该假设第一次得到验证,但科学家们以前从未能够如此准确地测量它,这要归功于在原子钟的准确性。
“我们做这项工作的主要原因是为了强调如何使用原子钟来测试基础物理,”团队成员之一说道,比朱纳特·帕特拉。 “特别是,基础”。
物理学家仍然需要追求更高的准确度,并且可以通过更多的方式来验证这些结果。
最重要的是,对等效原理的更精确测量意味着对宇宙中空间和时间的其他一些基本原理的更精确测量,而原子钟在其中发挥着重要作用。
“我们将广义相对论的测试与原子钟联系在一起,注意到当前一代时钟的局限性,并对下一代时钟将如何变得非常重要提出未来展望,”帕特拉说。
还有不一致之处需要解释广义相对论和量子力学之间的关系,但这是未来研究需要考虑的。就目前而言,爱因斯坦再次获胜。
该研究发表于自然物理学。