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科學(xué)家以萬倍精度驗證相對論

發(fā)布時間:2010-03-05 作者: 來源: 瀏覽:1008

  美國科學(xué)家團(tuán)隊近日驗證了愛因斯坦相對論關(guān)于時間流逝的精確性,他們得出的精確度比以前提高了10000倍。

  在愛因斯坦相對論中,描述了關(guān)于重力對時間流逝的影響。理論認(rèn)為,時間流逝的速度依賴于你所處的位置。距離重力源越遠(yuǎn),時鐘運(yùn)轉(zhuǎn)的越快;反之,越靠近重力源,時鐘運(yùn)轉(zhuǎn)的越慢。

  一百年來,科學(xué)家們進(jìn)行了各種試驗對愛因斯坦相對論進(jìn)行了論證和研究。1976年,科學(xué)家們曾經(jīng)利用火箭將一個原子鐘送到距離地面10000千米的高空,共用了115分鐘。他們發(fā)現(xiàn),火箭上的原子鐘所測量出的時間比地面上的原子鐘所測量的時間要長。

  現(xiàn)在,科學(xué)家更進(jìn)一步,他們以比以前精確10000倍的精確度驗證了愛因斯坦的相對論。研究團(tuán)隊成員包括著名的華裔物理學(xué)家、諾貝爾獎得主、美國現(xiàn)任能源部長朱棣文,他們的研究成果發(fā)表于最近一期《自然》雜志上。

  科學(xué)家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,使其像噴泉一樣上下起伏。這種波被用作超高速時鐘,振蕩速度接近“10的24次方次/1秒”??茖W(xué)家們所采用的技術(shù)實際上調(diào)用了一個奇怪但真實的量子力學(xué)現(xiàn)象,即原子可以被同時刺激成兩種狀態(tài)。在其中一種狀態(tài)中,原子會被激光脈沖推移大約1毫米的十分之一,這樣它就會與地球的重力場遠(yuǎn)離一點(diǎn)點(diǎn)。而在另外一種狀態(tài)中,原子仍然保持不動。瞬間后,第二束激光束再將這些被推移的原子送到下方,然后將保持不動的原子送到上方。接著,第三束激光束繼續(xù)將同一個原子再生為兩種狀態(tài)??茖W(xué)家們的目標(biāo)就是測量在這些狀態(tài)中原子波的能量振蕩差異。

  在0.3秒的自由落體時間里,這些波共額外振蕩了大約100萬次。換句話說,重心引力的稍微減弱,引起了時間多流逝一點(diǎn)。美國加利福尼亞大學(xué)伯克萊分校助理教授霍爾格?穆勒介紹說,“如果自由落體的時間延長到宇宙的年齡140億年的話,那么上下路線之間的時間差異將只有百分之一秒,而測量的精確度將達(dá)到60微微秒?!?/P>

  穆勒認(rèn)為,這一結(jié)果將有力地支持愛因斯坦的理論。他表示,“這項實驗證明了重力確實在改變時間的流逝速度,這也是廣義相對論的基本概念?!边@項研究也對實踐應(yīng)用有很大的幫助,比如,衛(wèi)星定位系統(tǒng)可以發(fā)出更精確的同步信號,衛(wèi)星導(dǎo)航儀用戶在定位自己的位置時精確度可達(dá)到毫米級。當(dāng)然,這種精確度也很容易受到影響。哪怕衛(wèi)星的高度出現(xiàn)僅僅一米的變化時,就可能會破壞這種精確度。

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