科学家精确验证爱因斯坦弱等效原理

(记者沈春雷)中科院紫金山天文台研究员吴雪峰与助理研究员、北师大副教授高鹤、美国宾夕法尼亚州立大学教授彼得·马扎罗斯合作，利用不同频率的快射电爆发到达地球的光子时差，准确验证了爱因斯坦广义相对论中的弱等效原理假设。相关结果以主编推荐的形式于12月23日发表在《物理评论快报》上。

爱因斯坦的等效原理预言，没有静态质量(如光子)或可忽略的静态质量(如在极端相对论中运动的中微子)的中性粒子在重力场中传播，穿越时间不同于没有重力场的情况。这种效应也称为引力时间延迟效应(即有引力场和没有引力场两种情况下的时差)，在脉冲双星中通常更容易观察到。这一原理可以通过比较宇宙瞬态源同时释放的不同能量光子和同一重力场中使用的时间差来检验，即比较对应于不同能量光子在银河系重力场中传播的后牛顿参数的γ值之差是否为零。

近年来，一种连续时间尺度为毫秒量级的射电爆发事件——快速射电爆发引起了广泛关注。目前，其物理来源尚不清楚。快速射电爆发的光曲线一般表现出简单的单脉冲特性，并且很容易获得不同射电频率光子的观测时延。

因此，吴雪峰等人提出，星系外或宇宙起源的快速射电爆发可以用来精确测试爱因斯坦的等效原理。在本研究中，以一个快速射电爆发和两个可能的快速射电爆发和γ爆发共现事件为例，计算表明，当不同频率的射电光子作为测试粒子时，后牛顿参数γ的差值上限限制在10-8个数量级。这一结果是迄今为止最好的极限结果，比以前的相关极限至少高1~2个数量级，并将爱因斯坦等效原理的检验扩展到无线电波段，从而进一步证明了爱因斯坦等效原理假说的正确性。

中国科学新闻(2015-12-29，第一版集锦)