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利用光纤链路联接原子钟通信检验狭义相对论

更新时间  2022-05-05 21:13 阅读
本文摘要:德国联邦政府物理学技术性研究所(PTB)中的电子光学时钟检测狭义相对论。图片出处:PTB。 荷兰、德国和美国的原子钟早就被用于检测牛顿狭义相对论中的時间拓展基础理论。近期,这种时钟根据光纤线链路相接在一起,各原子钟必须相互进行通讯,进而相互之间校正时间。此项工作中是由一支国际性科学家精英团队顺利完成的,她们强调此项检测的時间屏幕分辨率仍有可能进一步提高多个量级。 该科学研究用以“Robertson–Mansouri–Sexl”(RMS)方式来检测狭义相对论。

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德国联邦政府物理学技术性研究所(PTB)中的电子光学时钟检测狭义相对论。图片出处:PTB。

荷兰、德国和美国的原子钟早就被用于检测牛顿狭义相对论中的時间拓展基础理论。近期,这种时钟根据光纤线链路相接在一起,各原子钟必须相互进行通讯,进而相互之间校正时间。此项工作中是由一支国际性科学家精英团队顺利完成的,她们强调此项检测的時间屏幕分辨率仍有可能进一步提高多个量级。

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该科学研究用以“Robertson–Mansouri–Sexl”(RMS)方式来检测狭义相对论。RMS假定不会有一个同样参考系,在这其中给出两点之间往来一次所精确测量的均值光的速度在全部方位上是稳定的。

依据狭义相对论的计算公式出去,光在给出两点之间往来的時间理应完全一致,可是根据RMS的检测,在有所不同的平面坐标中,往来的时间不存在以及细微的差别,这与狭义相对论的假定相互之间对立面。有所不同的方位伴随着地球转动,地球大气层上的有所不同方向相对性于地心世界具有有所不同的速率。比如,有所不同经纬度的点向着有所不同的方位挪动,而有所不同层面的点以有所不同的速率挪动。因而,在地球上2个有所不同方向上的原子钟中间接到的数据信号有可能不符合RMS方式。

该科学研究各自用以了位于荷兰国家级实验室-法国巴黎天文台时间室内空间参考试验室(LNE-SYRTE)、德国布伦瑞克联邦政府物理学技术性研究所(PTB)的规范试验室和伦敦的我国化学实验室(NPL)的三座原子钟。时钟由两根有所不同的光纤线链路相接在一起——一条相接了NPL和LNE-SYRTE,另一条相接了PTB和LNE-SYRTE。为了更好地比较两部光时钟的頻率,每条光纤线链路将頻率数据信号从一个时钟发送至另一个时钟,再作返回给第一台时钟。

在RMS方式中,返回数据信号的頻率偏移中包含了一个相关原子钟方向的速率差。因为地球角速度,两部原子钟地理位置的速率——及其因而造成 的RMS頻率偏移——每日都是会造成起伏。時间收拢在一次检测中,精英团队将位于LNE-SYRTE和NPL的原子钟比较了60钟头,将PTB和LNE-SYRTE的时钟比较了150钟头。

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此次检测中两部原子钟中间不会有一亿分之一秒的差别。从总体上,这一试验結果违背了狭义相对论的预测分析結果,这表明了在有所不同的平面坐标下认真观察同一恶性事件的時间能够是有所不同的。最近的科学研究結果比用以比较慢正离子时钟精确测量的時间精密度要提高二倍之上。

该精英团队在《物理评论快报》中提到:“伴随着原子钟计量检定精密度的提升 ,及其光纤线链路的完善,大家预估将来的检测将不容易提高测量精度。


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