自由落体普适性通过迄今最严格测试

2018年07月05日09:04  来源:科技日报
 

所有物体,不论其自身重力如何,在外部引力场中下坠时具有相同的加速度,这一原理通过了迄今为止最严格的测试。根据英国《自然》杂志4日发表的一项物理学研究,欧洲科学家通过分析中子星—白矮星—白矮星三星系统,验证了等效原理,为爱因斯坦广义相对论的关键预测提供了极其重要的支持。

等效原理是引力的最基本物理性质。与其他引力理论不同,建立广义相对论依据的前提是所有做自由落体运动的物体都将获得相同的加速度。理论学家认为,这甚至应当适用于像中子星这样自身拥有强大引力场的物体,因此被称为强等效原理。可以说,正是在这个假设基础上,爱因斯坦建立了广义相对论的引力场方程。但是到目前为止,人们还没有在强场体系中成功测试这一理论。

此次,荷兰射电天文研究所科学家安尼· 阿奇博尔德及其同事,首先观测了一个双星系统的运动:在该系统中,一颗白矮星紧密地绕一颗中子星运行。同时,另有一颗遥远的白矮星绕二者运行。这个三星系统使研究人员能够调查外侧白矮星的引力,是如何影响内侧白矮星及其伴星中子星的,而中子星具有强大的自引力。

根据其他的引力理论,中子星相关的时空曲率(在引力场中,物体“质量”的分布状况使时空性质变得不均匀,引起了时空的弯曲),会导致它以不同的加速度向内侧白矮星降落,从而扭曲内层轨道。但是,研究团队发现,二者之间的加速度差异至多只有260万分之一,因此这一发现依然支持广义相对论,且较之前关于等效原理的测试增强了1000倍。(张梦然)

(责编:时宝韫(实习生)、吴亚雄)

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