(相關(guān)資料圖)

2017年，CNES MICROSCOPE衛(wèi)星的第一批成果，配備了ONERA加速度計，將等效原理（或自由落體的普遍性）的準確性提高到了一個水平，將其作為世界參考。由于當(dāng)時有了第一批數(shù)據(jù)，這些結(jié)果是由Géoazur實驗室（CNRS/OCA/UCA/IRD）和ONERA與CNES合作并與科學(xué)工作組（CNRS、法國高等科學(xué)研究所、帝國理工學(xué)院、不來梅大學(xué)、德國宇航中心、代爾夫特大學(xué)、IGN）合作取得的。他們?yōu)镸ICROSCOPE團隊的四名成員贏得了2019年法國科學(xué)院的Prix Servant獎。自2017年以來，直到2018年10月衛(wèi)星脫離軌道的時候，又積累了15倍的測量數(shù)據(jù)。科學(xué)團隊分析了所有的數(shù)據(jù)，并成功地將測試極限進一步推后，比2017年的測試結(jié)果好了10倍。通過比較兩個不同成分的物體的自由落體加速度，MICROSCOPE團隊能夠證明，它們的相對自由落體偏差小于10-15。

關(guān)于等效原理

根據(jù)愛因斯坦的理論，宇宙由四維時空表示，引力是物質(zhì)彎曲時空本身的結(jié)果。廣義相對論因此有可能解釋迄今為止無法解決的水星軌道的異常現(xiàn)象，預(yù)測引力透鏡、黑洞或引力波等令人驚訝的現(xiàn)象。然而，一個基本問題仍然存在：為什么廣義相對論似乎與量子場論不相容，而后者忠實地描述了粒子和無限小的世界？尋找一個包含引力和量子物理學(xué)的普遍理論是物理學(xué)家的“圣杯”。大多數(shù)候選理論都預(yù)測會違反廣義相對論的基本原則：引力和加速度之間的等價關(guān)系。

測試等效原理相當(dāng)于測試所有引力理論和更廣泛的相對論的替代理論的基礎(chǔ)。MICROSCOPE通過其結(jié)果，為這些新理論帶來了新的約束，其精確程度肯定需要很長的時間來改進，從而推動了邊界的發(fā)展。

關(guān)于MICROSCOPE

MICROSCOPE（等效原理觀測阻力補償微衛(wèi)星）是CNES的一項任務(wù)，與法國航空航天研究院、蔚藍海岸天文臺、歐空局、德國宇航中心、ZARM（不來梅大學(xué)的微重力實驗室）和PTB（德國物理和計量研究所）合作開展。憑借其加速器控制的微推進器，該衛(wèi)星能夠?qū)崿F(xiàn)對其軌道的超精細控制，并對殘余的大氣阻力進行補償，其水平在低地球軌道上從未得到管理。法國航空航天研究院的T-SAGE儀器就在這個完美的自由落體實驗室的核心，它被包裹在一個穩(wěn)定性優(yōu)于百萬分之一度的熱繭里。該儀器是一個差分加速度計。它在圍繞地球自由下落的過程中測量其測試質(zhì)量的位置，精確度達到了原子級。

MICROSCOPE于2016年4月25日發(fā)射，2018年10月15日退役。儀器和衛(wèi)星的科學(xué)測量和精細特性使得比較兩種不同材料鉑和鈦的"自由落體"成為可能，它們圍繞地球轉(zhuǎn)了1642圈--即：7300萬公里--相當(dāng)于地球與太陽距離的一半。

作為多年努力的結(jié)果，這項法國實驗代表了基礎(chǔ)物理學(xué)領(lǐng)域的一盞明燈，也是工程師和科學(xué)家們完成的一項挑戰(zhàn)，他們成功地將等效原理測試的準確性推向了極限。 這些結(jié)果是由ONERA和OCA的科學(xué)團隊在法國國家空間研究中心的幫助下和歐洲實驗室的合作下獲得的。這項分析已經(jīng)發(fā)表在兩個著名的物理學(xué)雜志上。經(jīng)典和量子引力》（IOP出版）和《物理評論快報》（美國物理學(xué)會）。