观测万有引力常数G的时间变化 研究提新方法

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【大纪元2021年05月13日讯】(大纪元记者笛睿编译报导)科学家引入一系列数值恒定不变的物理常数,用以解释我们所处的宇宙,比如万有引力常数G就是其中的一个,用于量化两个巨大天体(或任何两个物体)之间的引力。

一些科学家怀疑这些常数也许在漫长的宇宙历史中是有变化的。一些引力的替代理论,推测万有引力常数G随着时间会出现变化。

印度公共研究机构塔塔基础研究院(Tata Institute of Fundamental Research)的研究员最近提出一个方法,可以推测万有引力常数在漫长的宇宙历史中浮动的范围。

主要研究员阿吉斯(Parameswaran Ajith)说:“我们的研究显示,从两个中子星合并事件发出的引力波,能够测出万有引力常数G的浮动范围。”

他们从引力波信号测出GM/c²的总体数值,其中M是合并后中子星的质量,c是光速。虽然现在无法独立测量每个中子星的质量,但是研究人员知道中子星的质量范围:一个中子星要是太大,将在自身引力的作用下坍塌;如果太小,它就留不住自身的物质。

由此,这份研究提出从中子星质量的范围即可推算出在它们合并的时候,万有引力常数G的范围。

以前,研究人员只能探测到很早期宇宙——比如大爆炸之后几分钟时期,或是“近期”——距今约1亿年前万有引力常数G的情况。有了这种新方法,研究人员就能看到在其它宇宙时期万有引力常数G的情况。

而且,随着科学家探测引力波设备敏感度越来越高,将来能探测到更多这类合并事件,也就能了解更多宇宙时间点上常数G的变化情况。

“像美国的LIGO和意大利的Virgo这些引力波探测器都在持续提升敏感度,日本和印度也在建造新的探测器。”阿吉斯说,“未来十年,我们将能够探测到数百对中子星合并事件的引力波,下一代的探测器将能探测到数百万对。每个观测数据都能提供那个宇宙时间点上常数G的数值范围。如此,我们应该能建立一份万有引力常数G在宇宙前后百亿年内数值范围的图册。”

这份研究4月8日发表于《物理评论快报》(Physical Review Letters)。◇#

责任编辑:叶紫微

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