【摘要】：弱等效原理是指任意的檢驗物體在同一個引力場中運動的加速度不依賴于該物體的組成成分和內(nèi)部結(jié)構(gòu),是愛因斯坦廣義相對論的基礎(chǔ)。然而,大多數(shù)試圖將引力和其他三種基本相互作用進(jìn)行統(tǒng)一的理論模型都預(yù)言了新的相互作用,導(dǎo)致弱等效原理在一定程度上出現(xiàn)破缺。因此,在這一意義上,檢驗弱等效原理就是尋找新的相互作用。近年來,一些科學(xué)家認(rèn)為除了可能存在組分依賴,還有可能存在自轉(zhuǎn)、極化、自旋或手征性等依賴的相互作用,進(jìn)而導(dǎo)致不同自轉(zhuǎn)、極化、自旋或手征性的物體在同一個引力場中運動的加速度不同。國際上的各實驗小組也開展了除了手征性的相應(yīng)實驗。我們利用旋轉(zhuǎn)扭秤首次測量了不同手征性的物體在同一個引力場中運動的加速度差。首先,研制出了一套精密的旋轉(zhuǎn)扭秤系統(tǒng)。在分析并控制系統(tǒng)中的多種噪聲源包括細(xì)絲內(nèi)耗相關(guān)的熱噪聲、氣體阻尼相關(guān)的熱噪聲、扭擺偏轉(zhuǎn)角的測量噪聲、旋轉(zhuǎn)引入的轉(zhuǎn)速噪聲等后,成功地將該系統(tǒng)在頻段10 ~(-4)Hz到10 ~(-3)Hz內(nèi)的噪聲控制到了約5× 10 ~(-15)N·m·Hz ~(-1/2),非常接近系統(tǒng)所能達(dá)到的理論噪聲極限水平,接近同類實驗的國際先進(jìn)水平。然后,我們對該套精密扭秤系統(tǒng)中存在的干擾效應(yīng),包括引力場、磁場、溫度場等耦合,以及旋轉(zhuǎn)相關(guān)的轉(zhuǎn)速波動等,進(jìn)行了詳細(xì)的評估,并對其中某些較大的干擾項進(jìn)行了抑制,使得所有干擾效應(yīng)造成的力矩不確定度小到2.6× 10~(-18)N·m水平。最終,將待測信號的頻率設(shè)在了系統(tǒng)信噪比較優(yōu)的位置,測量了不同手征性的檢驗質(zhì)量左旋、右旋石英晶體在地球的水平引力場中運動的加速度差,為(3.5±5.9)×10 ~(-15)m ·s ~(-2),對應(yīng)弱等效原理破缺強(qiáng)度η=(2.4±4.0)×10 ~(-13),接近當(dāng)前國際上弱等效原理地面檢驗的最好水平,是國際上在手征性方面檢驗弱等效原理的最好水平。
【圖文】：

圖3-12氣浮轉(zhuǎn)臺實物圖數(shù)的細(xì)分盒連接。這樣氣浮轉(zhuǎn)臺每轉(zhuǎn)動一圈，，輸出轉(zhuǎn)角分辨率為 0:0137arcsec。從兩讀頭、兩細(xì)分盒地減小角度編碼器因安裝偏心引入的偏差。轉(zhuǎn)速控制主要由比利時廠家提供的控制器來完成，5 7 4 5 7 8f/fs875sHz]

向的移動范圍是 10mm，主要用來調(diào)節(jié)細(xì)絲與轉(zhuǎn)軸的對準(zhǔn)。軸傾斜與晃動監(jiān)測2章中所述，轉(zhuǎn)臺在轉(zhuǎn)動過程中，實際轉(zhuǎn)軸會繞它的理想轉(zhuǎn)軸運晃動。為測量轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸傾斜與晃動，使用了高精度的雙軸傾斜儀一起轉(zhuǎn)動。由于參考的豎直方向是由擺體的重力定義的，故將傾安裝在擺體附近。同時考慮到豎直方向在不同的豎直位置可能不面又加裝了一個傾斜儀。此外，為監(jiān)測轉(zhuǎn)臺基座的傾斜變化狀態(tài)，放了一個傾斜儀。驗中所用高精度的傾斜儀均來自于Jewell公司，其探頭型號為755有兩個正交的測量軸，它們的標(biāo)度因子一般為 100 rad V1。的傾斜狀態(tài)可通過支撐氣浮轉(zhuǎn)臺的三個M18螺栓進(jìn)行調(diào)節(jié)。限于
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：O412.1

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前4條

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本文編號：2673526