超精密原子钟检验了爱因斯坦的狭义相对论

2019-03-19 18:26

科学家们对两个原子钟进行了六个月的监测,以检验爱因斯坦狭义相对论的一个原则。如图所示,每个钟都含有一个镱离子。

两个超精密时钟的滴答声再次证明了爱因斯坦是正确的。

科学家于3月13日在《自然》杂志上发表报告称,由单个镱离子组成的一对原子钟在6个多月的时间里彼此保持同步。钟表的可靠性支持洛伦兹对称原理。这一原理是爱因斯坦狭义相对论的基础,狭义相对论描述了航行者以接近光速飞驰的物理学。

洛伦兹对称指出,无论你是站着不动,还是以极快的速度移动,无论你面对的是什么方向,物理定律都应该保持不变(SN: 7/8/17,第14页)。当地球自转时,时钟彼此保持同步,证实了这一观点。

这两个镱离子——带正电荷的原子——以特定的频率吸收和发射光,其功能类似于钟表指针的滴答声。这些离子朝向不同的方向,随着地球自转而旋转,每天循环一周。如果原子钟的嘀嗒声根据它们在空间中的方位而变化,实验将揭示出两个原子钟的相对频率每天的变化——这违反了洛伦兹对称。但是原子钟的误差不超过千万亿分之一,这与之前洛伦兹对称实验的精度相比,精确了100倍。

尽管洛伦兹对称性已被反复证实,但一些科学家预测,它经不起越来越精确的测试。一些量子引力理论,旨在把科学家对引力的理解与非常小的物体理论结合起来(SN: 10/17/15, p. 28),表明洛伦兹对称的日子屈指可数了。但到目前为止,还没有迹象表明它会消亡。

分享到:
收藏