美國物理學家精確實驗 證實愛因斯坦狹義相對論

2020-12-06 搜狐網

  新華網洛杉磯12月22日電(記者陳勇)美國國家標準技術研究所和麻省理工學院的物理學家說,他們通過迄今最直接、最精確的實驗證明了愛因斯坦狹義相對論中著名的質能公式。

  質能公式(E=MC2)指出,物質的總能量相當於其質量乘以光速的平方。

它表明能量和質量可以互相轉換,而光速是恆定不變的常數。這一公式是愛因斯坦1905年發表狹義相對論時提出的,被認為是狹義相對論的基礎,也奠定了新的時空觀。

  此前,其他物理學家曾用多個間接實驗證明了質能公式的正確性。但科學家認為,這些實驗存在一定前提條件,可能引起對質能公式廣泛適用性的質疑。美國科學家在22日出版的《自然》雜誌上發表論文說,他們所採用的方法已能直接支持質能公式。

  這一實驗的原理是:按照質能公式,當一個原子核捕獲新的中子時,它的質量就會變成原先原子核和中子質量之和、再減去這一過程消耗的中子結合能,中子結合能包括放射出的伽馬射線能量以及原子核碰撞後的反衝。因此,只要分別測出原子核被中子轟擊前後質量的變化以及轟擊期間發出的能量,然後進行比較,就可以驗證質能公式是否準確。

  科學家選用了矽和硫原子來進行實驗。國家標準技術研究所的科學家依據伽馬射線在晶格中的散射角來測量其波長,波長就決定了伽馬射線的能量。而麻省理工學院的科學家則用電磁阱「固定」住捕獲中子前後的原子,並精確測定其質量。

  他們的測量結果表明,質量和光速的平方的乘積(MC2)與能量(E)的差異,大約為千萬分之四,足以表明質能公式的正確性。科學家在論文中稱,這是「迄今為止對質能公式最精確的直接驗證」,比此前的證明精度高了55倍。(完)(來源:新華網)

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    該理論由愛因斯坦自1907年開始發展,最終在1915年基本完成。廣義相對論將經典的牛頓萬有引力定律與狹義相對論加以推廣。在廣義相對論中,引力被描述為時空的一種幾何曲率屬性,而時空的曲率則通過愛因斯坦場方程和處於其中的物質及輻射的能量與動量聯繫在一起。廣義相對論已發展成為現代天體物理學的基本工具。
  • 愛因斯坦與廣義相對論
    1.2 狹義相對論的困難狹義相對論的成就,逐漸被大多數物理學家所接受。但是,也存在一些質疑和批評。不過,愛因斯坦很清楚,這些批評意見都是由於未能看懂他的「相對論」而產生的。議論的問題其實都不是問題。那麼,他的「相對論」到底存不存在問題呢?
  • 愛因斯坦的崎嶇諾獎路,理論物理與實驗物理的激烈交鋒
    不過,支持者也不少,比如雖然是化學家但是經常跨界物理學的,1909 年,奧斯特瓦爾德首先提名愛因斯坦為1910年諾貝爾物理學獎候選人,推薦理由是愛因斯坦狹義相對論的偉大貢獻。以後他又於1912年、1913年再度提名愛因斯坦。而後來1912年時,德國物理學家普林斯海姆也因為愛因斯坦狹義相對論的成就推薦愛因斯坦為獲獎候選人時。
  • 通俗易懂講解愛因斯坦狹義相對論,看完對世界的理解提升N個檔次
    相比起艱澀難懂的廣義相對論,愛因斯坦在 1905 年提出的狹義相對論其實並沒有像我們想像的艱深,那麼狹義相對論究竟講的是什麼呢?今天我就用通俗易懂的方式帶大家了解一下!愛因斯坦提出了狹義相對論,誕生新的時空觀愛因斯坦洞察到解決這種不協調狀況的關鍵是同時性的定義,愛因斯坦認為既然光速不變,作為靜止參考系的以太就沒有理由存在。
  • 檢驗時空的對稱性,狹義相對論的基本準則!
    博科園:本為物理學類1887年,物理學家阿爾伯特·邁克耳孫(Albert Michelson)和愛德華·莫雷(Edward Morley)為了檢測「以太」是否存在,進行了著名的邁克耳孫-莫雷實驗。在實驗中,他們運用旋轉的幹涉儀,比較了兩束相互垂直方向的光的速度。結果發現,沿兩條垂直光軸傳播的光速是相同的。這個實驗結果成為後來愛因斯坦狹義相對論中的一個基本原理:光速在空間的各個方向上是相同的。也就是說,光的運動具有空間上的對稱性,即洛倫茲對稱,那麼有人或許想問:這種空間對稱性是否也適用於物質粒子的運動嗎?
  • 為什麼會有人反對愛因斯坦的相對論?
    愛因斯坦的相對論,以及根據相對論做出的很多推論和預言,都逐漸被人類證實。 所以,即便將來有了更新的理論,也頂多是對現有相對論的適用邊界的擴展,而不可能完全否定相對論。就像相對論讓人類認識到牛經典力學只能用於宏觀物體一樣,並不是否定了牛頓定律的正確性。
  • 黑洞、諾貝爾獎與相對論、愛因斯坦
    在此基礎上愛因斯坦發展出了狹義相對論,觀察者處於慣性系中,彼此相對有速度,但沒有加速度;繼而又擴充到非慣性系中,發展為廣義相對論。如果說理解相對運動需要中學物理水平,狹義相對論則是大學水平,廣義相對論則到了研究生水平。
  • 愛因斯坦是如何想到狹義相對論的?
    在狹義相對論被發現的過程中,不少科學家都已經接近相對論,所以愛因斯坦自己都說過:如果我不發現狹義相對論,2年後也會有人發現。因為當時的科學發展,從牛頓力學和電磁學已經無法解釋光速不變這一現象,但是無數實驗又告訴我們,光速就是不變的,所以人們只需要改變自己長久以來的常識,並默認光速不變這一事實,都可以推出狹義相對論。