科学家精确验证爱因斯坦弱等效原理

　　中科院紫金山天文台研究员吴雪峰和助理研究员魏俊杰、北京师范大学副教授高鹤以及美国宾夕法尼亚州立大学教授皮特·梅扎罗斯等人合作，利用快速射电暴不同频率光子到达地球的时间差，精确验证了爱因斯坦广义相对论中的弱等效原理假设。相关成果12月23日以主编推荐形式，发表于《物理评论快报》。

　　爱因斯坦等效原理预言，无静止质量（如光子）或静止质量可忽略（如极端相对论运动的中微子）的中性粒子在引力场中传播，穿越的时间和没有引力场情况是不同的。这种效应也被称为引力时间延迟效应（即有、无引力场两种情况下的穿越时间之差），通常在脉冲双星中较容易观测到。该原理可通过对比宇宙学暂现源同时释放的不同能量光子，在通过同一个引力场所用的时间差来检验，即比较不同能量光子在银河系引力场中传播对应的后牛顿参数γ值的差别是否为零。

　　最近一类持续时标为毫秒量级的射电爆发事件——快速射电暴，引起了广泛关注。目前其物理起源尚不清楚。快速射电暴的光变曲线一般呈现简单的单脉冲特征，人们很容易得到不同射电频率光子的观测时间延迟。

　　吴雪峰等人由此提出河外或宇宙学起源的快速射电暴可以被用来精确检验爱因斯坦等效原理。该研究利用一个快速射电暴和两个可能的快速射电暴与伽玛暴成协事件为例，计算发现以不同频率的射电光子为检验粒子时，后牛顿参数γ的差值上限被限制到10-8量级。这一结果是迄今为止的最好限制结果，比之前相关限制至少要提高了1~2个量级，并且把对爱因斯坦等效原理的检验扩展到了射电波段，从而进一步证明了爱因斯坦等效原理假设的正确性。