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44ccde0e4f90c6aa7b11650c68e100df 在愛因斯坦發表廣義相對論(General Relativity)恰好百年之際,天文學家找到一種新的方式來驗證廣義相對論正確與否,尤其是廣義相對論中最先發表且為廣義相對論關鍵之一的「等效原理(Equivalence Principle)」。

他們利用一種被稱為快速電波爆(Fast Radio Burst)的罕見短促電波爆發訊號進行驗證,所得的結果比先前利用伽馬射線爆發(gamma-ray burst)或 SN 1987A 超新星爆炸發出的其他波段還要好 10-100 倍以上。這個優勢讓這篇相關論文被物理評論快報(Physical Review Letters)的編輯特別標註,以提醒相關領域研究者關注。

快速電波爆是一種持續時間只有短短幾毫秒(millisecond)的超短爆發現象(1 毫秒 = 百萬分之一秒)(編註:1毫秒應為千分之一秒,此應為原文章之筆誤)如同可見光等其他電磁輻射一樣,快速電波爆以光子組成的波動在太空中穿越前進。來自快速電波爆發源的每秒波峰數,即所謂的「頻率(frequency)」,是落在無線電波波段。若觀測資料夠力的話,天文學家便可利用快速電波爆來反推它們的宿主星系、星系之間的空間、宇宙網絡結構等的概況,並以之做為測試基本物理的工具。

到目前為止,在地球上只偵測到約 10 個快速電波爆發源,似乎是發生在銀河系以外,甚至是銀河系和其他星系組成的本星系群(Local Group of galaxies)以外的神秘事件。利用新觀測技術,未來可偵測到更多的快速波爆發源、更精確的測定它們的位置,以及觀測到更多快速電波爆所發出的電波訊息細節,藉此可進一步了解這些超短暫爆發現象的物理性質。此外,如果可以確定快速電波爆的發生位置是在銀河系以外之處,且能精確測定它們的距離的話,那麼利用快速電波爆便可將測試等效原理的能量範圍降至電波波段。

任兩個不同頻率的光子,同時從同一個輻射源發出並穿越同一個重力場,按照等效原理,應該會同時抵達地球。所以若等效原理是正確的,那麼如果這兩個光子抵達地球的時間有差異或延遲,那麼必定不是它們曾穿越過的重力場造成的,而是有其他物理效應所致。藉由測量這兩個不同頻率的光子抵達地球的時間有多接近,天文學家們便可驗證出它們有多遵循等效原理。他們分析結果,得出其差異僅一億分之一而已。這個結果顯示等效原理幾乎可說是正確的。

Mysterious radio signals from space are much better test of Einstein’s General Relativity

 

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