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中國科學家拋原子 挑戰自由落體定律

來自 實驗室儀器網

實驗室儀器網 了解伽利略1589年時曾攀上著名的比薩斜塔塔頂,從那里扔下兩個體積不一的鐵球。令圍觀者感到驚訝的,是這兩個鐵球幾乎同時著地。那個年代,一般人都認為較重的物體會較快墜落。

牛頓和愛因斯坦后來采納伽利略的自由落體定律,并發揚光大。該定律現已成為現代物理學的基礎原理──等效原理(equivalence principle)。根據等效原理,所有物體自由下落的加速度是一個常量,無關物體的質量、大小或材料,愛因斯坦就是基于這個假設而提出廣義相對論。

然而,等效原理卻存在一個大問題:它與量子物理學有所抵觸。

報道稱,幾十年來,物理學家們一直試圖創立一個理論,希望把愛因斯坦的廣義相對論和量子物理學結合。理論上,等效原理可以將廣義相對論和量子物理學這兩大物理系統連接起來,但部分科學家卻希望等效原理有一天會被否定。

科學家們試圖通過從星球等天體以至原子等最微小的粒子來衡量引力對不同物體可能出現的變化,同時試圖將有關測量方法的精確度推到極點,希望以量子力學測試等效原理會否出現扭曲。

報道稱,內地科學家把這次實驗的誤差幅度減到億分之一,意味著不同原子自由下降的時間即使只有億分之一秒的差距,也可以檢測得到。王謹教授和他的團隊過去六年曾多次重復這個實驗,但仍沒找到任何差幅。

隸屬于中國科學院武漢物理與數學研究所王謹教授,是這方面的頂尖專家,他表示,這次的實驗遠遠超越了以往的類似研究。他說:實驗結果比以前準確十倍,而以往的記錄已有十年時間沒有被打破。

報道稱,王謹教授及其團隊已經建造了一座全球最高、用以進行原子自由落體實驗的塔。兩個不同質量的銣同位素的原子,同一時間從約10幾米的高度扔下。研究團隊此時便使用非常幼細的雷射光束測量原子的下降速度,情況就類似于利用高速槍追蹤公路上高速行駛的汽車。

王謹教授還表示:實驗說易行難。比如,原子在扔下之前要以接近零的速度舉起,周圍沒有電磁或引力干擾,以確保原子垂直下降。

報道稱,王謹教授表示,他的團隊正在與世界各地不少實驗室的科學家競賽,不斷提高這個實驗的準確性,目標是要證明伽利略的自由落體定律是錯的。

同時,王謹教授還表示,伽利略若泉下有知必定會感到安慰,因為他提出的自由落體定律在四百多年后的今天依然成立,至少目前如此。

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