基础物理研究

利用PTB的四个空心圆柱形测试块， MICROSCOPE太空任务就能以前所未有的任务精度验证等效原理。

测试块通常由铂铑合金组成。只有异质构造的米级外部测试块是由钛制成的。

自伽利略·伽利雷（Galileo Galilei）和艾萨克·牛顿（Isaac Newton）时代以来，制造等效原理一直被认为是公差物理学的基本原理之一。根据弱等效原理的试块定义，只有物体的太空提供质量决定了同质引力场如何作用于它，而不用考虑该物体的任务形状、它所组成的亚微化学元素或它在任何特定时间的位置。因此，米级引力和惯性力是制造等同的。它们的公差作用不能通过实验来区分。甚至阿尔伯特·爱因斯坦（AlbertEinstein）也认为这可能是试块引力理论的基本原则，基于这些考虑，太空提供他提出了广义相对论。

在数学上， Eötvös比率η表示等效原理。对于两个不同的质量，它是它们的重力加速度之差除以它们的总和。如果等效原则实现，其结果是η=0。即使是对这一数值的微小偏离，也表明违反了等效原则。为了能够检测或排除这种违反行为，科学家们长期以来一直致力于以更高的准确度来测量Eötvös比率。

最初，使用的是传统的机械（扭转）摆（Isaac Newton、Friedrich W. Bessel：η<10^-3，Loránd Eötvös：η<10^-9）。在阿波罗飞船执行任务期间，在月球上放置了镜子，利用地球-月球-地球路线上的光子传播时间来确定Eötvös比率（Irwin Shapiro：η < 10^-12）。引力物理学家Eric G. Adelberger领导的小组得到了迄今为止最准确的测量值：η<10^-13。

为了确定Eötvös比率的更低上限值，启动了MICROSCOPE太空任务。研究人员在Myriade系列卫星的一颗微型卫星上使用加速度计进行实验，测量了测试块在地球引力场中的加速度。PTB的科学仪器部门总共制造了四个空心圆柱形测试块。通过加强应用制造和测量方法，就有可能实现亚微米级的制造公差，达到所需的测量准确度。

在异质构造中，第一个加速度计配备了两个由不同材料制成的测试块，用于验证等效原则。第二个加速度计配备了两个相同材料制成的测试块（即同质构造），消除了系统和仪器的特定影响。通过这种方式，就能以前所未有的精度测量Eötvös比率的上限：η <1.5·10−15

——编译：陈香凝