STEP的科学依据

STEP（等效原理卫星测试）将通过在地球轨道无拖曳卫星上多次比较四对不同成分测试质量的运动，将爱因斯坦等效原理（EP）违背的实验极限从目前的$2 \times 10^{-13}$提高到$1 \times 10^{-18}$。量纲论证表明，如果存在违背，应在此范围内发现，并且领先的基本相互作用统一理论（如弦论）和涉及动态暗能量的宇宙学理论也暗示了这一点。发现违背将意味着发现一种新的自然力，并为统一提供关键路标。零结果同样意义深远，因为它将排除标准模型场与这些理论普遍预测的新轻自由度（如膨胀子、模场、精质场）之间存在自然强度耦合的任何可能性。因此，STEP应被视为一个综合基础物理实验策略的中等尺度组成部分，该策略已包括粒子加速器（最小尺度）和超新星探测器（最大尺度）。前者可能通过其缺失能量特征间接发现新场，后者可能通过宇宙状态方程的变化直接产生证据——但只有像STEP这样的引力实验才能更进一步，揭示这样一个场如何或是否与标准模型的其余部分耦合。它既与其他两类测试互补，本身又是基础物理学中一个独特而强大的探测器。