作者:张梦然 来源:科技日报 发布时间:2009-9-14 16:13:22
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引力物理学基础研究获重大进展
太阳引力时空曲率实现精确测量
 
据美国《每日科学》网站近日报道,以美国密苏里州立大学科学家为主的研究人员,利用射电望远镜对有太阳引力造成的时空曲率进行了一次极其精确的测量,其研究结果和技术水平在科学界评价甚高,被认为是“目前理论物理学的最前沿”。
 
在广义相对论的解释里,引力场中时空的性质是由物体的质量分布决定的,物体质量的分布状况使时空性质变得不均匀,引起了时空的弯曲,即物质密度大的地方,曲率越大。当光线经过一些大质量天体时,它的路线是弯曲的,将沿着大质量物体所形成的时空曲面前进,这造成物体运动需遵循曲率的指示,所以只要知道了时空曲率,位处时空中的物体的运动轨迹也就可以计算出来。举例来说,太阳的质量决定它附近时空的曲率,地球本来要沿着直线穿越时空,但是由太阳质量产生的时空曲率使它必须以近乎椭圆形的轨道绕日运行。因此也可以说,是时空曲率产生了引力,这就是精确测量出时空曲率的重要意义。
 
科学家谢尔盖·科佩金与同事们利用超长基线阵列望远镜(VLBA)的强大功能实现了有史以来对时空曲率最准确的一次测量;并针对因太阳引力造成的星体位置影响,描绘出迄今最为精细的图像;而对于描述相对论时间膨胀和空间扭曲效应程度的物理量——伽马参数,研究得出其测量值为0.9998+/-0.0003,这与爱因斯坦预测的值“严格等于1”非常接近,但即使所得值与1仅有一丝偏差,这足以令物理学家们兴奋。
 
此次完成壮举的超长基线阵列望远镜其实并不是一台,而是由美国国家射电天文台阵列操作中心遥控的10架射电望远镜组成的阵列,归属国家科学基金会所有。阵列中每个望远镜都配有一架240吨、直立时相当于10层楼的天线,10个抛物天线组合而成的距离横跨夏威夷到圣科洛伊克斯。但即使不算这次的成就,VLBA也能称得上是全世界最有贡献的仪器之一,误差向来极小,以致天文学家用“黄金米尺”来形容它的精度。其几乎是哈勃太空望远镜精度的500倍,人眼的60万倍。换言之,这种分辨率等同于让一个站在纽约的人可以阅读位于洛杉矶的一张报纸。
 
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