世界速读：CNES的MICROSCOPE任务的最终结果达到了创纪录的精度水平

(资料图)

2017年，CNES MICROSCOPE卫星的第一批成果，配备了ONERA加速度计，将等效原理（或自由落体的普遍性）的准确性提高到了一个水平，将其作为世界参考。由于当时有了第一批数据，这些结果是由Géoazur实验室（CNRS/OCA/UCA/IRD）和ONERA与CNES合作并与科学工作组（CNRS、法国高等科学研究所、帝国理工学院、不来梅大学、德国宇航中心、代尔夫特大学、IGN）合作取得的。他们为MICROSCOPE团队的四名成员赢得了2019年法国科学院的Prix Servant奖。自2017年以来，直到2018年10月卫星脱离轨道的时候，又积累了15倍的测量数据。科学团队分析了所有的数据，并成功地将测试极限进一步推后，比2017年的测试结果好了10倍。通过比较两个不同成分的物体的自由落体加速度，MICROSCOPE团队能够证明，它们的相对自由落体偏差小于10-15。

关于等效原理

根据爱因斯坦的理论，宇宙由四维时空表示，引力是物质弯曲时空本身的结果。广义相对论因此有可能解释迄今为止无法解决的水星轨道的异常现象，预测引力透镜、黑洞或引力波等令人惊讶的现象。然而，一个基本问题仍然存在：为什么广义相对论似乎与量子场论不相容，而后者忠实地描述了粒子和无限小的世界？寻找一个包含引力和量子物理学的普遍理论是物理学家的“圣杯”。大多数候选理论都预测会违反广义相对论的基本原则：引力和加速度之间的等价关系。

测试等效原理相当于测试所有引力理论和更广泛的相对论的替代理论的基础。MICROSCOPE通过其结果，为这些新理论带来了新的约束，其精确程度肯定需要很长的时间来改进，从而推动了边界的发展。

关于MICROSCOPE

MICROSCOPE（等效原理观测阻力补偿微卫星）是CNES的一项任务，与法国航空航天研究院、蔚蓝海岸天文台、欧空局、德国宇航中心、ZARM（不来梅大学的微重力实验室）和PTB（德国物理和计量研究所）合作开展。凭借其加速器控制的微推进器，该卫星能够实现对其轨道的超精细控制，并对残余的大气阻力进行补偿，其水平在低地球轨道上从未得到管理。法国航空航天研究院的T-SAGE仪器就在这个完美的自由落体实验室的核心，它被包裹在一个稳定性优于百万分之一度的热茧里。该仪器是一个差分加速度计。它在围绕地球自由下落的过程中测量其测试质量的位置，精确度达到了原子级。

MICROSCOPE于2016年4月25日发射，2018年10月15日退役。仪器和卫星的科学测量和精细特性使得比较两种不同材料铂和钛的"自由落体"成为可能，它们围绕地球转了1642圈--即：7300万公里--相当于地球与太阳距离的一半。

作为多年努力的结果，这项法国实验代表了基础物理学领域的一盏明灯，也是工程师和科学家们完成的一项挑战，他们成功地将等效原理测试的准确性推向了极限。 这些结果是由ONERA和OCA的科学团队在法国国家空间研究中心的帮助下和欧洲实验室的合作下获得的。这项分析已经发表在两个著名的物理学杂志上。经典和量子引力》（IOP出版）和《物理评论快报》（美国物理学会）。

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