科學家精確驗證愛因斯坦弱等效原理

　　中科院紫金山天文臺研究員吳雪峰和助理研究員魏俊杰、北京師范大學副教授高鶴以及美國賓夕法尼亞州立大學教授皮特·梅扎羅斯等人合作，利用快速射電暴不同頻率光子到達地球的時間差，精確驗證了愛因斯坦廣義相對論中的弱等效原理假設。相關成果12月23日以主編推薦形式，發表于《物理評論快報》。

　　愛因斯坦等效原理預言，無靜止質量（如光子）或靜止質量可忽略（如極端相對論運動的中微子）的中性粒子在引力場中傳播，穿越的時間和沒有引力場情況是不同的。這種效應也被稱為引力時間延遲效應（即有、無引力場兩種情況下的穿越時間之差），通常在脈沖雙星中較容易觀測到。該原理可通過對比宇宙學暫現源同時釋放的不同能量光子，在通過同一個引力場所用的時間差來檢驗，即比較不同能量光子在銀河系引力場中傳播對應的后牛頓參數γ值的差別是否為零。

　　最近一類持續時標為毫秒量級的射電爆發事件——快速射電暴，引起了廣泛關注。目前其物理起源尚不清楚。快速射電暴的光變曲線一般呈現簡單的單脈沖特征，人們很容易得到不同射電頻率光子的觀測時間延遲。

　　吳雪峰等人由此提出河外或宇宙學起源的快速射電暴可以被用來精確檢驗愛因斯坦等效原理。該研究利用一個快速射電暴和兩個可能的快速射電暴與伽瑪暴成協事件為例，計算發現以不同頻率的射電光子為檢驗粒子時，后牛頓參數γ的差值上限被限制到10-8量級。這一結果是迄今為止的最好限制結果，比之前相關限制至少要提高了1~2個量級，并且把對愛因斯坦等效原理的檢驗擴展到了射電波段，從而進一步證明了愛因斯坦等效原理假設的正確性。