【摘要】：弱等效原理是指任意的檢驗(yàn)物體在同一個(gè)引力場中運(yùn)動(dòng)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(yàn)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(gè)引力場中運(yùn)動(dòng)的加速度不同。國際上的各實(shí)驗(yàn)小組也開展了除了手征性的相應(yīng)實(shí)驗(yàn)。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(gè)引力場中運(yùn)動(dòng)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(shí)驗(yàn)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(dòng)等,進(jìn)行了詳細(xì)的評估,并對其中某些較大的干擾項(xiàng)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(yàn)質(zhì)量左旋、右旋石英晶體在地球的水平引力場中運(yùn)動(dòng)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(yàn)的最好水平,是國際上在手征性方面檢驗(yàn)弱等效原理的最好水平。
【圖文】：

圖3-12氣浮轉(zhuǎn)臺實(shí)物圖數(shù)的細(xì)分盒連接。這樣氣浮轉(zhuǎn)臺每轉(zhuǎn)動(dòng)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(shí)廠家提供的控制器來完成，5 7 4 5 7 8f/fs875sHz]

向的移動(dòng)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(dòng)監(jiān)測2章中所述，轉(zhuǎn)臺在轉(zhuǎn)動(dòng)過程中，實(shí)際轉(zhuǎn)軸會繞它的理想轉(zhuǎn)軸運(yùn)晃動(dòng)。為測量轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)軸傾斜與晃動(dòng)，使用了高精度的雙軸傾斜儀一起轉(zhuǎn)動(dòng)。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(shí)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(gè)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(gè)傾斜儀。驗(yàn)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(gè)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(gè)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)】

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本文編號：2673526