用原子钟来证明广义相对论

科罗拉多大学(University of Colorado)国家标准与技术研究所(National Institute of Standards and Technology)的一组研究人员发现了一种利用原子钟来证明广义相对论原理的方法。该团队发表了一篇论文，描述了他们在arXiv预印本服务器上的工作。

爱因斯坦的相对论指出，时钟运行在离大物体(如地球)较近的地方，其运行速度会慢于离大物体(如太空)较远的地方。这种现象被称为引力红移，此前已经被研究人员证实。在这项新的研究中，研究人员通过测量一个非常小的原子钟的“滴答声”再次证明了这个理论是正确的。原子钟的各个部件之间的间隔只有一毫米，一个比另一个高。他们指出，无论时钟的大小和距离如何，广义相对论都是正确的。

研究人员使用的原子钟是由10万个锶原子组成的，这些原子经过了超冷处理，排列在垂直晶格中。然后，研究人员测量了晶格顶部原子的光波“摆动”的速率(时钟的滴答声)，并将它们与底部原子的光波速率进行了比较;这种差异解释了红移。在进行测量时，研究人员还进行了修正，以消除其他可能影响他们的时钟滴答作响的因素。他们发现，在一毫米的距离内，频率发生了大约千万分之一的千万亿分之一的变化——几乎完全符合理论的预测。然后，研究人员在大约90小时内重复了多次实验，比较了蜱虫的差异，然后将它们相加平均。在这样做的过程中，他们发现他们能够获得0.76万亿分之一个百分点的测量精度，这是一个新的记录。

在一些相关的工作中，威斯康星大学的一个团队创造了一个多路光学晶格时钟，并使用它进行高精度差分时钟比较。他们还在arXiv预印本服务器上发布了他们的工作。