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【广义相对论-100多年后，仍是最成功的理论】
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143 年前 ， 1879 年 3 月 14 日 ， 德意志南部小城乌尔姆的一个犹太家庭迎来了一个新生命 ， 取名阿尔伯特 · 爱因斯坦（Albert Einstein） 。
尽管爱因斯坦本人非常不喜欢庆祝生日 ， 但一百多年后 ， 这一天已经成了全世界爱好物理的人共同庆祝的 \" 节日 \" 。
如今 ， 这个名字已然成了当代物理学的代名词 。 时至今日 ， 他的理论仍然散发着不同寻常的光芒 。 新的实验和研究仍在不断验证他的正确性 。
阿秒之内的光电效应
当光照射到一种材料时 ， 电子可以从材料中被释放出来 ， 这就是著名的光电效应 。 爱因斯坦最早在 \"1905 奇迹年 \" 发表了有关光电效应的理论 。 它成了马克斯 · 普朗克（Max Planck）光量子假说的决定性证据 ， 并为现代量子理论铺平了道路 。 爱因斯坦也因此成为 1921 年诺贝尔物理学奖得主 。
光量子 ， 也就是光子 ， 会引起金属板中的电子（小图中的红球）发射 。 | 图片来源：Ponor / Wikimedia Commons
虽然这种效应在量子理论的发展中起到了重要作用 ， 但有关它仍有许多谜团没有解开 。 比如 ， 人们还不清楚 ， 光子被吸收后 ， 电子释放出的速度有多快 。 直到近日 ， 一组研究团队利用反应显微技术找到了这个问题的答案 。 电子放射的发生 \" 在电光火石间 \" ， 也就是数阿秒之内 。
光子吸收和电子发射之间的间隔非常难测量 ， 因为这段时长格外短 ， 甚至无法进行直接测量 。
在这项新研究中 ， 团队采用了间接方法 。 研究人员向反应显微镜中心的一氧化碳（CO）样本发射了极强的 X 射线 。 一氧化碳分子由一个氧原子和一个碳原子组成 。 这束 X 射线具有恰到好处的能量 ， 可以将其中一个电子从碳原子的最内层电子壳中移出 。 这个分子随之破裂 。 然后 ， 他们对氧原子和碳原子以及释放的电子进行了测量 。
由于一氧化碳分子的影响 ， 电子发射并非完全对称的 。 一氧化碳的静电场会影响电子发射的延迟时间 ， 而延迟程度则取决于电子被抛出的方向 。 同时 ， 团队利用探测器上的干涉图样的特征确定了这种延迟的时间 。 测量结果表明 ， 发射电子确实只需要几十阿秒 。 同时 ， 这一时间间隔也取决于电子飞出的方向和电子的速度 。
依旧成立的洛伦兹对称性
虽然爱因斯坦因为光电效应获得了诺贝尔奖 ， 但他对物理学的贡献远不止于此 。 爱因斯坦的相对论是 20 世纪和 21 世纪物理学不可或缺的基石理论 。
相对论认为 ， 光速是速度的极限 ， 宇宙中物质运动的速度永远不会超过光速 。 这则 \" 金科玉律 \" 可以通过洛伦兹对称性破缺（或洛伦兹不变性破坏）进行检验 。
简单来说 ， 相对论要求物理定律遵守洛伦兹对称性 ， 这已经被无数次地验证 。 但一些量子引力理论则认为 ， 在极高的能量下 ， 相对论存在需要被修正的可能性 ， 在这种情况下 ， 洛伦兹对称性可能发生破缺 ， 此处也正是寻找 \" 新物理 \" 的窗口 。
碍于目前实验技术的限制 ， 在实验室中创造出这种相应的高能条件还很困难 ， 但是宇宙中天然存在着能量极高的过程 ， 洛伦兹对称性破缺在这些高能粒子中也更容易探测到 。 洛伦兹对称性破缺会造成高能光子的不稳定和快速衰变 ， 这可以理解成 ， 高能光子在它的旅途中会 \" 自动消失 \" ， 在观测中就会出现能谱上特定能量的截断现象 。
LHAASO 位于四川稻城 ， 是我国自主设计建造运行的宇宙线观测实验 。 | 图片来源：IHEP/LHAASO Collaboration
今年 2 月 ， 我国高海拔宇宙线实验 LHAASO利用高能伽马射线观测结果 ， 检验了洛伦兹对称性 ， 这是迄今为止对此类洛伦兹对称性进行的最严格的检验 。 结果再一次证实了爱因斯坦理论的正确性 。 研究并没有发现任何 \" 消失 \" 迹象 ， 也就是说 ， 洛伦兹对称性在这种高能状态下仍然成立 。
最小尺度上的时间膨胀
爱因斯坦的广义相对论预言 ， 一个大质量物体的引力场会扭曲时空 ， 当你越靠近这个物体时 ， 时间也会流逝得更慢 。 这个现场被称为引力时间膨胀 ， 它是可以测量的 ， 特别是在像地球这样大物体的附近 。 近日 ， 科学家利用原子钟已经在目前达到的最小尺度 ， 也就是毫米尺度上 ， 测量了时间膨胀 。
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