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迷你太阳系可以揭示隐藏的尺寸

发布时间:2017-11-22 01:04:14来源:未知点击:

一项新的研究表明,一种微小的人工太阳系可以揭示隐藏的空间维度并测试其他重力理论大卫志达(图片来源:NASA)如果系统的“行星”与标准重力的预期略有不同,则表明存在新的物理现象 - 事实证明这些现象非常难以测试试图将物理学的所有力量统一到一个有凝聚力的模型中的众多理论除了我们能够感知的三个之外还要求隐藏的空间维度在其中一些理论中,引力会泄漏到额外的维度 - 解释为什么它是我们所知道的宇宙中相对较弱的力量这种泄漏会稀释其功率并导致偏离标准重力定律,这在非常小的尺度上尤其明显但是科学家们还没有能够测量实验室中间隔很近的物体之间的重力,并且能够准确地测试这些理论 “直接测量距离小于几分之一毫米的重力是一项极其艰巨的任务,”印度普纳大学天文学和天体物理学中心(IUCAA)的Varun Sahni说他告诉“新科学家”杂志说,在这种规模的实验中,杂散的电磁力往往会压倒重力 Sahni提出了一种在小尺度上测量重力的替代方法他和乌克兰基辅Bogolyubov理论物理研究所(BITP)的同事Yuri Shtanov说,可以通过向太空发送“罐中的太阳系”来完成这个人造系统将驻留在将被发送到L2拉格朗日点的航天器内(见下图右图)这一点距离地球大约是月球的四倍放置在那里的航天器将相对于地球固定在太空中,使其更容易监视地球也会保护它免受太阳的辐射,它会轻轻地照射在它照射的任何物体上任何这样的推动都可能改变航天器相对于其内部的微小“行星”的位置一旦进入拉格朗日点,人造太阳系将在航天器内部开始运动一个8厘米宽的钨球将充当人造太阳,而较小的测试球将在10厘米远处发射成椭圆形轨道这颗微不足道的行星每年会绕着它的钨太阳绕轨道飞行3000次如果重力泄漏到额外的尺寸,其力的微小变化应该导致行星的椭圆形轨道缓慢旋转或进动 Sahni和Shtanov计算了一种名为Randall-Sundrum模型的理论的效果,该理论认为我们的宇宙是一个更大,更高维度宇宙的3D切片他们说,他们发现轨道将以每年1/3600°的速度进行 - “尝试和测量的数量是合理的”人造太阳系也可用于测试另一种重力理论,称为改进牛顿动力学(MOND)它假定重力比预期更大的距离比爱因斯坦的广义相对论所预测的更强(参见Gravity:Were Newton和Einstein是错误的吗) MOND被设计用于解释星系中恒星的运动而不引用暗物质 - 一种未知物质,它看起来比宇宙中的可见物质大六比一,并且只有通过其对可见物质的引力作用才能检测到它的存在 MOND还可以解释为什么Pioneer 10和11太空探测器在远离太阳的情况下减速超过预期(见13条没有意义的事情)据MOND称,引力开始偏离爱因斯坦的理论,低于一定的加速度该团队表示,通过将一个或多个行星放置在大于10厘米处的轨道上,可以达到阈值正如MOND所预测的那样,在那些较大的轨道上的轻微的额外强度将使得那里的行星移动得比在广义相对论下预测的更快但是,在启动这项任务之前,还有一些重大的实际障碍需要克服来自太空中带电粒子的静电称为宇宙射线可能会改变微小“行星”的过程而航天器部件本身会在球体上施加重力通过使航天器尽可能对称并使其最重的部件尽可能远离人造太阳系,可以使这些力最小化 “这样的实验设置起来非常具有挑战性,但我不认为这在技术上是不可能的,”美国马里兰大学的MOND专家Stacy McGaugh说他指出,其他航天器,如美国宇航局的重力探测器B,