报告人：张海潮研究员（中国科学院上海光学精密机械研究所）

题 目：亚毫米尺度引力的实验进展

时 间：2023年4月13日（周四）10:30

地 点：理工楼1201

邀请人：刘玉孝

报告摘要：

越来越多的天文观测证据表明，自然界中存在一种特殊形式的能量。这种能量的特性与物质（包括普通物质、暗物质和电磁场）完全不同，也与万有引力很不相同。所谓的暗能量目前由标准的宇宙学模型∧CDM中的宇宙学常数∧来描述。宇宙学常数∧在能量尺度上的值等于约2.24 meV，既不是“自然”值零，也不是另一个“自然”值普朗克能量。描述暗能量的另一种方式是在广义相对论中引入具有自相互作用势密度标量场。事实上，早在20世纪60年代，为了与马赫原理兼容，Brans和Dicke就提出了相对论引力理论应该包括一个与物质耦合的标量场。

在本报告中，我将首先证明，当暗能量用动态标量场描写时，并且以相同的方式与所有其他场（引力场除外）共形耦合时，广义相对论可以保持其传统的数学形式。这符合温伯格定理。基于共形耦合，我将证明来自遥远宇宙的光子的频率可以被标量场移动。当额外的红移也归因于哈勃参数时，标量场导致的光频移将导致宇宙膨胀率的假象增加。对于所有其他场（除了时空本身——引力场外），我假设共形耦合因子是（1）标量场的普适函数，因此标量场存在时的弱等效原理不仅对质量粒子有效，对无质量粒子也有效；（2）标量场的自发对称性破坏函数，这一特性使得标量场的效应只出现在宇观尺度和较小的尺度上，以满足宇宙加速膨胀的观测，而没有观测到长程标量场力的事实。这种直接耦合方式导致爱因斯坦标架（EF）和约旦标架（JF）的物理概念在我们的方案中消失。标架概念总是出现在通常的标量张量引力理论中了。

我们的工作表明，在现有的测量手段下，该作用力是完全可以探测到的。不同于长程牛顿引力，由标量场传递的亚引力的作用范围很小。因此，在实验室和太阳系中很难观测到。本报告对我们的实验结果进行介绍。最后，对未来的理论和实验研究作一展望。

报告人简介：

张海潮，男，研究员,博士生导师，就职于中国科学院上海光学精密机械研究所。1984年本科毕业于兰州大学物理系理论物理专业。1985年至1987年在北京大学物理系学习理论物理研究生课程。1997年至2002年在中山大学光电材料和技术国家重点实验室学习超快激光光学，获理学博士学位。2003年至今在上海光机所从事冷原子物理研究，首次实现了原子的高频势阱物质波导和强场趋寻态的囚禁；首次发展了磁阱的非绝热输运技术；解决了半导体载流子散射中用Lorentz型谱函数代替δ函数后的发散困难；提出并实现了优化冷原子温度的测量方法。对宇宙学的研究工作始于他在兰州大学的本科毕业论文“现代宇宙论体系”，最近发表了他研究小组的亚引力实验结果，提出了相对论形式的标量引力理论。