利用环形激光器实验测定引力磁效应

本文将介绍一项旨在探测地球表面引力磁伦斯 - 蒂林（Lense-Thirring）效应的新实验，该实验名为 GINGER。所提出的技术基于环形激光器（也称为陀螺激光器）中光束的行为。三维环形激光器阵列将附着在一个刚性纪念碑上，每个环在空间中具有不同的取向。在旋转质量的时空中，光的传播确实是各向异性的；部分各向异性纯属运动学性质（萨格纳克效应），部分源于源的引力电场与观察者运动学运动之间的相互作用（德西特效应），最后还有来自地球引力磁分量（引力磁参考系拖曳或伦斯 - 蒂林效应）的贡献。在环形激光器中，逆时针传播的光束与反向传播的另一束光叠加。传播中的各向异性导致两个方向上频率略有不同的驻波；最终效应是拍频，其大小与仪器尺寸及其在空间中的有效旋转速率（包括引力磁拖曳）成正比。当前的激光技术和现有最佳环形激光器的性能目前允许的灵敏度与探测引力磁效应所需精度在一个数量级以内，因此 GINGER 的目标在可行范围内，旨在将灵敏度比现有水平提高几个数量级。该实验将在地下进行，可能位于意大利的格兰萨索国家实验室，并基于四个意大利小组、慕尼黑工业大学和基督城坎特伯雷大学（新西兰）之间的国际合作。