通过比较不同类型的远程原子钟，美国国家标准技术研究院(NIST)的物理学家对阿尔伯特·爱因斯坦著名的广义相对论的一个关键原理进行了有史以来最精确的测试，该原理描述了重力与空间和时间的关系。

　　NIST的结果是通过不断改进世界上最精确的原子钟而实现的，对于爱因斯坦预测为零的量，该值产生了创纪录的低值，极小值。

　　正如6月4日在线发表的《自然物理学》论文中所描述的那样，NIST研究人员将太阳系用作实验室，以测试爱因斯坦的思想实验，其中涉及地球作为自由落体的电梯。爱因斯坦理论认为，位于这种电梯中的所有物体都将以相同的速度加速，就好像它们处于统一的重力场中一样—或根本没有重力。此外，他预测，在电梯自由下落期间，这些物体之间的相对特性将保持不变。

　　在他们的实验中，NIST团队将地球视为从太阳的引力场坠落的电梯。他们比较了世界各地两种类型原子钟的“滴答声”记录的数据，显示它们在14年内保持同步，即使在地球绕太阳稍稍偏离轨道的过程中，电梯的引力也发生了变化。研究人员比较了1999年至2014年总共12个时钟的数据-NIST时标中的四个氢微波激射器(微波激光器) 与美国，英国，法国的计量实验室操作的八个最精确的铯喷泉原子钟，德国和意大利。

　　该实验旨在测试广义相对论的预测，即局部位置不变性(LPI)的原理，该原理认为，在下降的电梯中，非重力影响的度量与时间和位置无关。一种这样的测量比较来自不同位置的原子钟的电磁辐射的频率。研究人员将LPI的违反限制为0.00000022上下浮动0.00000025，这是迄今为止最小的数字，与广义相对论的零预测结果一致，并且没有违反。这意味着氢与铯频率的比率与时钟在下降的升降机中一起移动时保持不变。

　　该结果的不确定度是NIST以前对LPI违规的最佳测量结果的五倍，而灵敏度则提高了五倍。通过对铯和氢原子钟进行7年比较，2007年初的结果比以前的测试灵敏度高20倍。

　　最新的测量进步归功于以下几个方面的改进：更准确的铯原子喷泉原子钟，更好的时间传输过程(使不同位置的设备能够比较其时间信号)以及用于计算地球位置和速度的最新数据。 NIST的Bijunath Patla在太空中说道。

　　“但是我们进行这项工作的主要原因是强调如何使用原子钟来测试基础物理;特别是广义相对论的基础。”帕特拉说。“这是钟表制造商力求更好的稳定性和准确性时经常提出的主张。我们将广义相对论的测试与原子钟联系在一起，注意到当前时钟的局限性，并对下一代时钟将如何变得非常相关提出未来展望。”

　　研究人员说，使用氢和铯的时钟不可能进一步限制LPI，但是基于光频率的实验性下一代时钟要比氢和铯的时钟频率高得多，因此可以提供更为敏感的结果。NIST已经经营各种基于原子如这些时钟的 镱 和锶。

　　由于许多科学理论和计算方法相互交织，因此NIST研究人员使用其违反LPI的新值来计算自然界中几个基本的“常数”，被认为是普遍存在的物理量以及在物理学中广泛使用的常数。他们关于轻夸克质量的结果是有史以来最好的，而关于精细结构常数的结果与先前报道的任何一对原子的值一致。

　　这项工作部分由国家航空航天局资助。