发布时间:2010-09-25 09:09 原文链接: 《科学》:美华裔科学家另类验证相对论

  爱因斯坦相对论描述重力对时间流逝的影响,推断时间流逝速度取决于人所处位置:时钟距离重力源越远,运转越快;反之,越靠近重力源,运转越慢。

  依照这一理论,美国科学家借助超级精准时钟验证处于不同高度的时钟速度变化,结果发现所处位置越高,时间过得越快,或可理解为,人“老”得越快。

精化原子钟

  先前验证相对论的实验需借助火箭或者喷气式飞机,因为只有当速度足够快,距离地球足够远,才能记录到两个不同位置间时间流逝速度的细微差别。

  但美国科罗拉多州国家标准与技术研究院物理实验室在桌面上验证相对论,不同高度时间流逝速度的极细微差别由两只超级精准的原子钟记录。

  实验由华裔科学家詹姆斯·周钦文(音译)引领的团队操作完成。

  今年初,为完成这项实验,周钦文的团队首先研制出一种超精准原子钟。这种原子钟以单粒铝原子为基准,精准度为运行37亿年后误差不超过正负1秒。

  作为人类现有最精准计时器,它的精准程度超出先前最精准汞原子钟两倍以上。

验证两相对

  用铝原子钟验证相对论的实验结果将由9月24日出版的《科学》杂志发表,实验梗概23日由杂志网站提前披露。

  周钦文的研究团队总共展开两项实验。

  第一项实验中,研究团队把摆放整台铝原子钟的桌子用液压千斤顶平稳升高33厘米,结果发现,升高后的铝原子钟快于未升高桌面上另一台铝原子钟,两者差异为每79年快900亿分之一秒。

  这一结果论证了爱因斯坦有关距离重力源越远,时钟运转越快的理论。

  第二项实验中,研究团队对铝原子钟内的铝原子施加不断变化的电磁场,使铝原子快速往复运动,结果显示运动中的铝原子钟所示时间慢于静止铝原子钟。

  这一结果论证了爱因斯坦有关速度越快,时间越慢的理论。

衰老差异微

  依照实验结果推断,一个人如果住得越高,“老”得越快。

  周钦文说,一个生活在美国城市纽约102层帝国大厦楼顶上的人比生活在楼底大街上的人每秒衰老速度快1.04亿分之一秒。

  当然,这种衰老速度差异微乎其微。

  美国国家标准与技术研究院发言人告诉英国《每日电讯报》记者:“差异如此之小,小到人类无法感知,但却可以应用于地球物理学或其他领域。”

  《科学》杂志网站说,实验提供不同高度时间差异的具体数据,可用于调整全球定位系统(GPS)卫星所携时钟,使之更加精确。

  周钦文说,相对论看似与人类日常生活无关,但相对影响力却无处不在。

  “每天,人们都在运动,如爬楼,”周钦文说,“有意思的是,对那些长期飞行的人来说,他们究竟是衰老得更慢还是更快?”

  按照速度越快,时间越慢的理论,长期飞行者应当更年轻;而按照高度越高、时间越快的理论,他们又会比地面上的人衰老更快。

相关文章

美国利用相对论重离子对撞机对超核定向流进行首次测量

美国布鲁克海文国家实验室科研人员利用相对论重离子对撞机(RHIC),对超核定向流进行了首次测量。超核是短命的稀有原子核,除了普通的质子和中子外,还包含至少一个奇异夸克,代替构成普通核子的上夸克或下夸克......

科研人员研制出稳定度达E18量级镱原子光钟

中国科学院精密测量科学与技术创新研究院吕宝龙研究团队与华东师范大学马龙生团队合作,成功研制出一种高精度镱原子光钟,该光钟的频率稳定度达到E-18量级。相关成果近日发表在Metrologia上。研究团队......

“大厂”呼吁废除闰秒,专家:不能一蹴而就

近日,Google、微软、Meta和亚马逊呼吁废除闰秒,已得到美国国家标准与技术研究院和国际计量局赞同。国际电信联盟决定将于2023年的通信大会上再次对闰秒的存废议题进行研究表决。为何要废除闰秒?废除......

地球自转打破人类发明原子钟以来最短一天的纪录

近日,外媒报道称,2022年6月29日或成为人类发明原子钟以来历史上最短的一天。假使地球继续以更快的速度自转,可能会在不久的将来再次打破这一纪录。据美国有线电视新闻网(CNN)8月8日报道,由国际天文......

11日直播丨李永乐老师带你半小时读懂相对论

直播时间:2022年6月11日(周六)20:00-21:30直播地址:科学网新浪微博直播间扫码进入科学网新浪微博直播间观看直播科学网微信视频号将同步直播科学网B站将同步直播科学网抖音将同步直播内容介绍......

美高校开发最精密原子钟3000亿年误差1秒

威斯康星大学麦迪逊分校开发的原子钟精度可达每3000亿年误差仅1秒北京时间2月17日消息,美国当地时间星期三,《自然》杂志刊登论文称,威斯康星大学麦迪逊分校研究人员开发出有史以来精度最高的原子钟之一,......

LHAASO最新实验验证爱因斯坦相对论时空对称的正确性

爱因斯坦的相对论认为,宇宙中物质运动最快的速度是光速,这一限制有没有可能被打破?这个问题可以通过洛伦兹对称性的破缺来检验。近日,位于我国四川稻城的高海拔宇宙线实验LHAASO合作组利用其观测的高能伽马......

“拉索”验证相对论时空对称理论的正确性

最近,位于我国四川稻城的高海拔宇宙线实验(“拉索”,LHAASO)合作组,利用其观测的高能伽马射线事例对爱因斯坦相对论时空对称理论——洛伦兹对称性的正确性进行了检验。这是当前对洛伦兹对称性的最严格检验......

2.4公里!激光稳定传输距离创新纪录

科技日报北京1月25日电(记者刘霞)澳大利亚科学家在最新一期《物理评论快报》杂志上撰文称,其研发的激光系统创下了激光在大气中稳定传输距离的新纪录——2.4公里,稳定性为此前系统的100多倍。这一最新进......

相对论能量高电荷态离子测量团簇结构研究获进展

近日,中国科学院近代物理研究所科研人员与合作者在理论上论证了利用加速器产生的相对论高电荷态离子探测氦团簇(4He2)结构的可行性。相关研究成果发表于《物理评论快报》。氦团簇是自然界中一种非常特殊的二聚......