【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部結構,是愛因斯坦廣義相對論的基礎。然而,大多數(shù)試圖將引力和其他三種基本相互作用進行統(tǒng)一的理論模型都預言了新的相互作用,導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,一些科學家認為除了可能存在組分依賴,還有可能存在自轉、極化、自旋或手征性等依賴的相互作用,進而導致不同自轉、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實驗。我們利用旋轉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扭秤系統(tǒng)。在分析并控制系統(tǒng)中的多種噪聲源包括細絲內耗相關的熱噪聲、氣體阻尼相關的熱噪聲、扭擺偏轉角的測量噪聲、旋轉引入的轉速噪聲等后,成功地將該系統(tǒng)在頻段10 ~(-4)Hz到10 ~(-3)Hz內的噪聲控制到了約5× 10 ~(-15)N·m·Hz ~(-1/2),非常接近系統(tǒng)所能達到的理論噪聲極限水平,接近同類實驗的國際先進水平。然后,我們對該套精密扭秤系統(tǒng)中存在的干擾效應,包括引力場、磁場、溫度場等耦合,以及旋轉相關的轉速波動等,進行了詳細的評估,并對其中某些較大的干擾項進行了抑制,使得所有干擾效應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),對應弱等效原理破缺強度η=(2.4±4.0)×10 ~(-13),接近當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氣浮轉臺實物圖數(shù)的細分盒連接。這樣氣浮轉臺每轉動一圈，，輸出轉角分辨率為 0:0137arcsec。從兩讀頭、兩細分盒地減小角度編碼器因安裝偏心引入的偏差。轉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，主要用來調節(jié)細絲與轉軸的對準。軸傾斜與晃動監(jiān)測2章中所述，轉臺在轉動過程中，實際轉軸會繞它的理想轉軸運晃動。為測量轉臺的轉軸傾斜與晃動，使用了高精度的雙軸傾斜儀一起轉動。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，它們的標度因子一般為 100 rad V1。的傾斜狀態(tài)可通過支撐氣浮轉臺的三個M18螺栓進行調節(jié)。限于
【學位授予單位】：華中科技大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2018
【分類號】：O412.1

【參考文獻】

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本文編號：2673526