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卡西尼探测器验证广义相对论 最近一组意大利天文学家通过测量地球与卡西尼探测器之间传播的无线电波是如何被太阳弯曲的实验，验证了爱因斯坦的广义相对论。实验表明在5万分之一的精度内，爱因斯坦的广义相对论是正确的，这个结果比以前最好的实验精度提高了50倍。 B Bertotti et al. 2003 Nature 425 374， http://www.nature.com/doifinder/10.1038/nature01997> 根据广义相对论的预言，光线会在大质量物体附近发生时空弯曲。这种几何的弯曲就是物理里的万有引力，根据广义相对论，光线通过太阳附近时就会观察到光线的弯曲。先前科学家已经证明在0.1%的测量精度内，广义相对论是正确的。最近，意大利天文学家Bertotti及其同事使用卡西尼卫星对广义相对论进行了一次更高精度的实验验证。 意大利小组利用去年6月地球、太阳和正在飞向土星途中的卡西尼探测器处于同一直线的机会进行了这次实验。实验使用了卡西尼探测器直径达4米的天线和NASA位于加州Goldstone太空探测网络的一个新地面站。Bertotti等测量了广义相对论中的参数γ，其理论值应是1。 以前科学家对广义相对论的实验验证中，或者通过测量无线电波在太阳附近的偏转，或者通过测量无线电波一去一回的时间差来确定γ值。这一次的实验是测量无线电波在地球与卡西尼探测器之间一去一回传播的时间，因此需要考虑地球的运动和卡西尼探测器的运动。并通过测量无线电波发射时与接受时的频率之差来测量，意大利小组能在10^-14的精度内测量这个频率差。 这种方法以前没有被采用，其原因是无线电波在通过太阳时会受到来自太阳冠状物的极强电磁噪声的干扰。而这次意大利小组使用了新的测量技术可以完全消除这种噪声干扰，因此测量精度大大提高。最终实验结果表明在5万分之一的精度内，广义相对论是正确的。实验无疑为验证爱因斯坦的时空弯曲概念提供了一种重要方法。由于可以利用已经发射升空的太空探测器进行这种测量，因此实验的成本并不高。 目前，意大利的天文学家们正在等待下一次机会以进行更高精度的测量，本来他们可以在今年的7月进行一次实验，但由于卡西尼探测器出现了故障而被迫取消了。 |