扭秤弱等效原理實(shí)驗(yàn)中的引力梯度效應(yīng)研究.pdf

1、弱等效原理是愛因斯坦廣義相對(duì)論的基本假設(shè)之一，它指出“在均勻引力場(chǎng)中，不同組份物體的慣性質(zhì)量和引力質(zhì)量之比相等”。檢驗(yàn)弱等效原理的方法多為扭秤方案和自由落體方案，自由落體法由于受到實(shí)驗(yàn)高度的限制，使得在地球上的實(shí)驗(yàn)精度無(wú)法得到進(jìn)一步提高，因此現(xiàn)在高精度的地面實(shí)驗(yàn)大都采用扭秤方案。隨著空間微重力科學(xué)的發(fā)展，人們可以利用航天技術(shù)開展這一領(lǐng)域的研究，美國(guó)和歐空局聯(lián)合進(jìn)行的STEP計(jì)劃就是在空間站進(jìn)行檢驗(yàn)等效原理實(shí)驗(yàn)，其預(yù)期實(shí)驗(yàn)精度為量級(jí)。

2、 本文主要計(jì)算和分析引力梯度效應(yīng)對(duì)弱等效原理實(shí)驗(yàn)的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)對(duì)于調(diào)制的扭秤，由于系統(tǒng)的不對(duì)稱所引起的引力梯度效應(yīng)達(dá)到了Nm，而周圍引力場(chǎng)的不對(duì)稱同樣也會(huì)對(duì)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生不同程度的影響。經(jīng)過理論分析，采用增強(qiáng)扭秤檢驗(yàn)系統(tǒng)和周圍引力場(chǎng)的對(duì)稱性的方法可以減小和降低引力梯度效應(yīng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響。 同時(shí)也設(shè)計(jì)了相關(guān)的實(shí)驗(yàn)對(duì)此進(jìn)行驗(yàn)證。還對(duì)二重對(duì)稱扭秤的光子實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)二倍頻的效應(yīng)為10-12Nm的量級(jí)，通過計(jì)算分析發(fā)現(xiàn)扭秤周圍環(huán)