光子靜止質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn).pdf

1、麥克斯韋經(jīng)典電磁理論的形成促進(jìn)了二十世紀(jì)物理學(xué)的偉大發(fā)展，在此基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的狹義相對(duì)論、量子力學(xué)以及量子電動(dòng)力學(xué)構(gòu)成了現(xiàn)代物理學(xué)的基本框架。麥克斯韋電磁理論的一個(gè)重要貢獻(xiàn)在于它將真空中的電磁場(chǎng)與光聯(lián)系起來(lái)，并將電磁場(chǎng)的傳播速度定義為真空的屬性，即恒定的光速c，因而建立了電磁波與光之間的本質(zhì)聯(lián)系。恒定光速暗含了傳播電磁波的媒介——光子的靜止質(zhì)量必須為零的假設(shè)，而光子靜止質(zhì)量是否為零也就成為物理學(xué)家們一直希望能夠正面回答的基本問(wèn)題之一。至

2、今為止，所有檢驗(yàn)光子靜止質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)都只是給出光子靜止質(zhì)量的上限。對(duì)光子靜止質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，也是對(duì)光速不變性原理的一種檢驗(yàn)，一旦實(shí)驗(yàn)證實(shí)光子具有靜止質(zhì)量，即使非常微小，整個(gè)物理學(xué)的框架將會(huì)發(fā)生革命性的變化。 本實(shí)驗(yàn)室于2000 年開始進(jìn)行光子靜止質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，并提出了扭秤調(diào)制法檢驗(yàn)光子靜止質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)方案。在全面調(diào)研歷史上關(guān)于光子靜止質(zhì)量的各種實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)和理論分析方法以及與光子靜止質(zhì)量相關(guān)理論的基礎(chǔ)上，經(jīng)過(guò)兩年多的準(zhǔn)備，于2002年

3、首次采用精密扭秤調(diào)制法完成了光子靜止質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)，數(shù)據(jù)分析結(jié)果給出光子靜止質(zhì)量的上限為1.2×10-51 克。該數(shù)值將國(guó)際上扭秤靜態(tài)實(shí)驗(yàn)結(jié)果提高了約20 倍，同時(shí)調(diào)制的實(shí)驗(yàn)方法有效地克服了扭秤靜態(tài)實(shí)驗(yàn)中實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)宇宙磁場(chǎng)矢勢(shì)與地球自轉(zhuǎn)軸之間夾角的依賴關(guān)系，而且大大抑制了各種周日背景干擾的影響，提高實(shí)驗(yàn)的置信水平，該實(shí)驗(yàn)結(jié)果于2004 年被國(guó)際粒子物理數(shù)據(jù)組收錄。此后，針對(duì)2002 年調(diào)制實(shí)驗(yàn)中存在的問(wèn)題，重新設(shè)計(jì)了新的實(shí)驗(yàn)方案和高真空