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科學家以萬倍精度驗證相對論

發布時間:2010-03-05 作者: 來源: 瀏覽:1134

  美(měi)國科學家團(tuán)隊近(jìn)日驗證了愛因(yīn)斯坦相對論關於時(shí)間流逝的(de)精確性,他們得出的精確度比以前提高了10000倍。

  在愛因斯(sī)坦相對論中,描述了關於(yú)重力對時間(jiān)流逝的影響。理論(lùn)認為,時間流逝(shì)的速度依賴於你所處的位(wèi)置。距離重力源越(yuè)遠,時(shí)鍾運轉的(de)越快;反之,越(yuè)靠近重力(lì)源(yuán),時鍾運轉的越慢。

  一百年來,科學家們進行了(le)各種試驗對愛因斯坦相對(duì)論進行了論證和研究。1976年,科學家們曾經(jīng)利用火(huǒ)箭將一(yī)個(gè)原子鍾(zhōng)送到距離地(dì)麵(miàn)10000千米的高空,共用了115分鍾。他們發現,火箭上的原子鍾所測量(liàng)出的時間比地麵上(shàng)的原子鍾所測量的時間要長(zhǎng)。

  現在,科學家更進一步(bù),他們以比以前精確10000倍的精確度驗證了愛因斯坦的(de)相(xiàng)對論。研究團隊成員(yuán)包(bāo)括著名的華裔物理學家、諾貝爾獎得主(zhǔ)、美國現任能源部(bù)長朱棣文,他們的研究成果發表於(yú)最近一期《自然》雜誌上。

  科(kē)學家(jiā)們利用一個其中包含三束激光的激光陷阱來射擊銫原子波,使其像噴(pēn)泉一樣上下起伏(fú)。這種波被用作超高速時鍾,振蕩速度(dù)接近“10的24次方次/1秒”。科學家們所采用的技術實際(jì)上調用了一個(gè)奇怪但真實的量子力學現象(xiàng),即原子可以被同時刺激成兩種狀態。在其中一種(zhǒng)狀態中,原子會被激光脈衝推移大約(yuē)1毫米的十分(fèn)之一,這樣它就會(huì)與地球的重(chóng)力(lì)場遠(yuǎn)離一點點。而在另外一種狀態中,原子仍(réng)然保持不動。瞬間後,第二束激光束再將這些被推移的原子送到下方,然後將保持不動的原子送到上方。接(jiē)著,第三束激光束繼續將同一個原子再生為(wéi)兩種狀態。科學家們的目標就是(shì)測量在這(zhè)些狀態中原子波的能量振蕩差異。

  在0.3秒的自由落體時間裏,這些(xiē)波共(gòng)額外振蕩(dàng)了大(dà)約100萬次。換句話說,重心引(yǐn)力的稍微減弱,引起了(le)時間(jiān)多流逝(shì)一點。美國加利福尼(ní)亞大學伯克萊(lái)分校助理教授霍爾格?穆勒介紹(shào)說,“如果自(zì)由落體的時間延長(zhǎng)到(dào)宇宙的年齡140億年的話,那麽上下路線(xiàn)之間的(de)時間差異將隻有百分之一(yī)秒,而測量的精確度將達到60微微秒。”

  穆勒認為,這一結果將有力地支持愛因斯(sī)坦的理論。他表示,“這項(xiàng)實驗證(zhèng)明(míng)了重力確實在改變時間的(de)流逝速度,這也是廣義相對論的基本概念。”這項(xiàng)研究也對實踐應用有很大的幫助,比如,衛星定位係統可以發出更精(jīng)確的同步信號,衛星導航儀用戶在定位自己的位置時(shí)精確度可達到毫米級。當然,這種精(jīng)確度也(yě)很容易受到影響。哪怕衛星的高度出現僅僅一米的變化時(shí),就可(kě)能會破壞這種精確度(dù)。

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