相对论性引力理论的实验基础及测试

来源 :紫金山天文台台刊 | 被引量 : 0次 | 上传用户:minglinjiang
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在1859年Le Verrier发现了水星近日点进动之异常。此异常为第一个观测到的相对论性效应。至2000年的141年间,地面和空间实验、天体和宇宙观测检验相对论性引力理论的精密度均改进了三个数量级。在1999年时,我们预期在2000年开始的30年间,测试相对论性引力理论的实验精度在各个方面均会提高3个到6个数量级,这些发展将会重振人们对引力相互作用实验与理论方面的兴趣,且可能引导出对于宇宙的一些深邃问题的答案。2000年激光干涉仪引力波探测器已开始收集数据。在2003年9月,Bertotti,less和Tortora发表了一篇论文,使用Cassini航天器的射电链路测量太阳的Shapiro相对论效应,测得相对论性引力理论参数γ值为广义相对论的1.000021±0.000023倍,改进了测试精度一个多数量级,揭开了21世纪改进相对论性引力理论测试精度的序幕。2004年10月,Ciufolini和Pavlis从激光测LAGEOS和LAGEOS2(激光地球动力学卫星)和激光测其它卫星的数据测得Lense-Thirring效应,其值为广义相对论的0.99±0.10倍,与广义相对论的预测吻合。史丹佛大学相对论陀螺仪实验(Gravity Probe B)于2004年4月发射升空,目前已累积了120多天的科学数据,目标为测Lense-Thirring效应至1%的精度,测de Sitter进动至10-5的精度。MICROSCOPE空间实验技术卫星计划于2008年发射升空,将改进等效原理测试的精度2个数量级,达到10-15的精确度。Bepi-Colombo水星探测航天器、GAIA天体测量卫星和LISA激光干涉空间引力波探测器将于2013年发射;ASTROD Ⅰ亦期望于此前后发射。STEP卫星等效原理测试实验和ASTROD激光天文动力学实验在规划中。测试相对论性的时钟实验与原子干涉实验之精密度将会不断的提高。各种测试相对论性引力理论的天体物理实验和宇宙论实验将会达到精密与极精密的阶段。我们预期的相对论性引力理论测试的改进,将会顺利达到。这些发展将促使引力物理在实验和理论两方面蓬勃地发展,并可能获得一些对引力和宇宙深邃问题的解答。
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