利用 LAGEOS 卫星的激光数据对汤川引力势的约束

本文通过研究汤川引力势对激光测距 LAGEOS 卫星轨道的影响，探讨了在两倍地球半径的长度尺度上约束第五种力假设的可能性。通过拟合 LAGEOS 轨道获得的对汤川耦合 $\alpha$ 的现有约束，在 $10^9$ cm 量级的距离上为 $|\alpha| < 10^{-5}$-$10^{-8}$ 量级。在此我们表明，通过将 LAGEOS II 近地点 $\omega$ 的轨道残差与 LAGEOS II 及 LAGEOS 的节点 $\Omega$ 进行适当组合，应有可能将 $\alpha$ 约束在 $4 \times 10^{-12}$ 或更低的水平。本文还考虑了各种系统误差源。在 5 年的观测时间跨度内，其总影响为 $1 \times 10^{-11}$。在不久的将来，当从 CHAMP 和 GRACE 任务获得关于地球引力场的新数据时，这些限制将得到进一步改善。使用拟议的 LARES 激光测距卫星，约束 $\alpha$ 的实验精度将达到 $1 \times 10^{-12}$ 量级。