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卫星上“自由落体”实验寻暗物质踪迹

卫星上“自由落体”实验寻暗物质踪迹
在卫星里面进行实验以进一步检验伽利略和爱因斯坦理论的示意图。(法国太空研究中心)
2020-02-05 18:04 中港台时间|02-05 18:04 更新
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【大纪元2020年02月05日讯】(大纪元记者笛睿编译)17世纪,物理学家伽利略登上比萨斜塔投掷两个不同大小的球证明物体下落速度和物体的体积无关。今天,一组科学家在失重的卫星环境内进行了为期两年的实验,在仔细验证伽利略和爱因斯坦理论的同时,也希望找到暗物质在其中的影响。

据Live Science报导,法国国家科学研究中心(CNRS)、法国太空研究中心(CNES)和欧洲太空局(ESA)联合进行了这个实验,将两个分别由钛和铂材料制成的圆柱体嵌套在一起,放在一个卫星里面进行实验。

研究的第一作者法国国家科学研究中心的沃尔夫(Peter Wolf)说,在轨道上的卫星由于没有受到任何作用力,相当于自然地处于“下落”的状态。他们把圆筒置于一个电磁场内,使其悬浮。每次使它们下落100~200个小时。为了使圆筒在卫星内部保持相对静止的位置,需要施加一定的作用力,研究人员根据这个作用力推算出圆筒下落的加速度。

结果显示,两个物体下落加速度的差别只有百分之一的万亿分之二。研究人员认为,这证实了伽利略的理论。而且在长达两年的实验期间,不同时间进行的实验得到相同的结果。这证实了爱因斯坦的相对论。

这项近期发表在《物理评论快报》(Physical Review Letters)上的研究也希望找到暗物质的踪迹。尽管科学家普通认同暗物质在宇宙中占有很大的比例,可是至今任何实验都探测不到这个神秘的物质。

“如果我们生活在一个充满暗物质的环境中,就算看不见,它也会对(物体)的运动产生影响。哪怕是非常微小的影响,它也是存在的。”沃尔夫说,因此,如果这个实验的准确度足够高,“也许能从物体下落的差别中追寻到暗物质的一点踪迹”。

这项实验的精确度比以前提高了至少十倍,研究人员还打算进行更多的实验,将准确度提高至百倍以上。另一些研究人员还考虑在微观环境中进行这样的实验,比如测试两个两个单独的原子,铷原子和钾原子的运动情况。◇

责任编辑:朱涵儒

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