中國天文學家利用重力波訊號對愛因斯坦弱等效原理進行高精度檢驗

重力波訊號及電磁對映體的光子對弱等效原理的檢驗結果
等效原理是愛因斯坦廣義相對論和其它重力理論的重要基石。愛因斯坦等效原理預言,無靜止質量或靜止質量可以忽略的中性粒子在引力場中傳播,穿越的時間和沒有重力場情況是不同的,該效應也被稱為重力時間延遲效應(Shapiro delay)。等效原理可以通過對比河外暫現源同時釋放的不同能量光子(或者不同種類的粒子)在通過同一個重力場所用的時間差來檢驗,即比較不同能量光子(或者不同種類的粒子)在銀河系重力場中傳播對應的後牛頓參數γ值(單位質量引起的空間彎曲)的差別是否為零。目前對愛因斯坦弱等效原理的檢驗主要是基於不同能量光子的觀測時間延遲,人們迫切需要藉助不同觀測渠道獲得的不同粒子來檢驗弱等效原理的精確度,包括重力波。升級之後的LIGO/VIRGO對重力波的探測無疑將為我們提供檢驗弱等效原理的最佳候選體,並且把對愛因斯坦弱等效原理的高精度檢驗擴展到了重力子。考慮升級之後的LIGO/VIRGO的探測能力和重力波事件源的方位不確定度,吳雪峰等人指出重力波及其電磁對應體信號的聯合探測有望把後牛頓參數γ的差值上限限製到10^-10量級,。一結果比之前相關限制(都是利用銀河系重力勢)至少提高了一個量級,而且比超新星1987A的多信使(光子和中微子)檢驗結果提高了7個量級,從而進一步證明了愛因斯坦等效原理假設的正確性。

【圖、文:節錄自中國科學院網頁;新聞訊息由林景明提示】





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