上海交大校友验证爱因斯坦理论

时间:2024-03-10 14:20:22
上海交大校友验证爱因斯坦理论

上海交大校友验证爱因斯坦理论

上海交大校友验证爱因斯坦理论,今天叶军团队发表在Nature封面的一篇文章证明了,即使高度差只有一毫米,时间流逝的速度也不一样,上海交大校友验证爱因斯坦理论。

  上海交大校友验证爱因斯坦理论1

美国科罗拉多大学天体物理联合实验室(JILA)物理学家、上海交通大学校友叶军带领团队,首次在毫米尺度验证爱因斯坦广义相对论。

根据广义相对论,在引力场中不同高度的原子钟以不同的速度转动。当在更强的引力下,更靠近地球的地方观测时,原子振动的频率会降低——向电磁波谱的红端移动,这种效应被称为引力红移。也就是说,时钟在海拔较低的地方走得更慢。

叶军带领的研究团队以有史以来最小的尺度验证了这一时间膨胀效应,表明两个微小的原子钟,相隔仅一毫米,也会以不同速度运转。相关成果发表在2月17日的《自然》(Nature)期刊上,并荣登封面。

图片来自《自然》(Nature)

团队提出了如何使原子钟比之前精确50倍的方法,并提供了一条可能揭示相对论和引力如何与量子力学相互作用的途径,而量子力学是目前物理学研究中的一个主要难题。

“最重要和最令人激动的成果是,我们有可能将量子物理和引力联系起来,例如,当粒子分布在弯曲时空的不同位置时来探测复杂的物理学。”叶军说,“在计时方面,成果还表明,使如今的时钟再精确50倍,没有任何障碍——这是一个奇妙的消息。”

爱因 ……此处隐藏1597个字……效应占据上风。总体而言,飞机上的时间流逝速率会快于地面上,最终的实验结果证实了这一点,与广义相对论的预言完全吻合。

而根据这项最新研究,美国科罗拉多大学物理学家、中科院外籍院士叶军率领的研究团队,以前所未有的精度来验证广义相对论。通过激光冷却技术,物理学家利用锶原子研制出了光晶格钟,精度比此前提高了50倍。

物理学家把两个光晶格钟放置在不同的高度,相差仅仅只有1毫米。实验结果表明,高度更高的原子钟走快了0.0000000000000000001,也就是1000亿亿分之一(1/10^19),这与广义相对论的预言完全符合。

在生活中,如此小的时间差异我们不可能感知出来,而且也毫无意义。但在高精尖的航天领域,爱因斯坦的相对论将会大显神通,必须要考虑相对论效应带来的影响。

以运行在地球同步轨道上的导航卫星为例,根据相对论,那里的时间每天会比地面上走快38微秒。虽然只有0.000038秒的误差,但由于信号以光速传播,累计一天后,定位误差可以超过10公里。因此,相对论效应其实关乎到我们的日常生活。

如果未来人类能够制造出虫洞,实现星际飞行,去到拥有极端引力的天体附近,比如黑洞,那么,太空旅行者的时间将会被大幅度放慢,越接近黑洞表面,时间越趋于静止。

如果太空旅行者在黑洞附近过一个月,然后再返回地球,这时会发现地球上的时间已经过了很多年,有可能是成百上千年之后。当时出发时的那些地球亲友都可能早已不在,而对于太空旅行者来说,时间才过了一个月,他们与当时并没有什么变化。

《上海交大校友验证爱因斯坦理论.doc》
将本文的Word文档下载到电脑,方便收藏和打印
推荐度:
点击下载文档

文档为doc格式