自由落体原子实验验证伽利略引力理论

在太空中自由下落的原子为伽利略的重力实验带来了新视角

空间站上的一项测试再次验证了爱因斯坦广义相对论的核心部分

两团原子云在天宫空间站内以相同的加速度下落，这是最新实验的结果。

阿德里安曼恩斯托克特里普图片社阿拉米图片社

伽利略曾以著名实验闻名，如今这一实验已被缩小至原子尺度，并送入太空。

为了证明不同质量的物体下落速度相同，这位17世纪的意大利科学家据说——可能是个传说——从比萨斜塔上扔下了重物。如今，科学家们利用绕地球轨道运行时下落的原子重现了这一实验。研究人员在《科学进展》上报告称，在太空中的一个空间站上，两团原子几乎以相同的加速度下落。

研究人员测量了两团冷铷原子云的相对加速度。由于原子核内中子数量不同，每团原子云中的原子质量也不同。然而，这两团原子云的加速度匹配精度达到了十万分之五。

匹配的加速度证实了定义质量的两种不同方式是等效的。一种叫做引力质量，它决定了物体如何响应引力的拉动。另一种叫做惯性质量，它决定了在施加一定大小的力时物体的加速度大小。如果这两种定义是等效的，那么在方程式中质量的影响就会相互抵消，不同质量的物体在真空中将以相同的速率下落。这一概念被称为弱等效原理，它是阿尔伯特爱因斯坦广义相对论的一个基础，该理论将引力描述为时空的弯曲。

科学家们通过在地球上让物体（包括原子）下落来测试弱等效原理。但地球上的物体下落距离有限，这限制了测试的精度。在轨道上，自由落体可以持续进行。此