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測試愛因斯坦相對論基本原則有新法

  • 發佈時間:2016-01-01 02:30:51  來源:科技日報  作者:佚名  責任編輯:羅伯特

  科技日報訊 (記者房琳琳)一種新的測試愛因斯坦相對論基本原則的方法發表在最新一期《物理評論快報》上。該方法利用了太空中被稱為快速射電暴的罕見短波,測試效率比以往使用伽馬射線暴高10到100倍。《物理評論快報》評審認為這一方法“非常重要且具有創新性”。

  新方法被認為是對愛因斯坦等效原理提出100週年的重要貢獻。等效原理是廣義相對論的第一個基本原理,也是整個廣義相對論的核心。等效原理還是大品質物體形成時空曲率概念的核心內容。

  快速射電暴是超級短的能量爆發,只能持續幾個毫秒。正如其他形式的電磁輻射那樣,快速射電暴也以光粒子波的形式穿越太空。利用它可以探測其星系宿主、星系之間的距離以及宇宙結構,甚至測試基本物理原理。

  據物理學家組織網2015年12月31日報道,到目前為止,科學家只發現了大約十幾個快速射電暴,它們似乎由銀河系以外的神秘事件引起。新技術對於分析其豐富的觀察結果很重要。論文作者認為,“利用未來更豐富的觀測資訊能更好地理解其物理屬性”。

  新方法的重要性在於可以藉此期待觀察到更多的重要電磁輻射,如果其來源被證明來自銀河系以外且距離可以被精確測定的話,快速射電暴將成為一個新的強有力測試愛因斯坦等效原理的工具。

  愛因斯坦的等效原理要求,任何兩個不同頻率的光子如果從同一個來源在同一時間發射出來,經歷了同樣的引力場,應該在幾乎同一時間到達地球。如果這一原理成立,任何時間上的推延不應該由引力場作用引起,而是受到其他物理因素的影響。如果能測量兩個不同頻率光子到達時間的接近程度,就能測出它們如何遵循了愛因斯坦的等效原理。

  此前,科學家發現,快速射電暴可能的起源是超新星産物,但是在最新的研究中指出,快速射電暴與中子星有關,一種可能性的解釋是中子星與小行星發生了碰撞。有觀點認為,未來中國的500米口徑的射電望遠鏡能夠進行此類研究,望遠鏡預計在2016年後進行觀測,屆時有望揭開快速射電暴的謎團。

  該論文由中美研究人員共同完成,中方人員包括中國科學院紫金山天文臺的吳雪峰、魏駿傑以及北京師範大學的高鶴,美方人員則為賓夕法尼亞州立大學天體物理學教授皮特·梅薩洛什。

  總編輯圈點

  從人類第一次發現快速射電暴,至今仍不足十年。我們不清楚這種現象在宇宙中的來源,但知道它可在短短幾個毫秒的時間裏釋放出相當於太陽在一整天所發出的能量——就像一個宇宙級的廣播。而今這項研究利用快速射電暴不同頻率光子到達地球的時間差,進一步證明了弱等效原理假設的正確性,不但將這類檢驗擴展到射電波段,而且精確有效。

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