1887年，物理學(xué)家阿爾伯特·邁克耳孫（Albert Michelson）和愛德華·莫雷（Edward Morley）為了檢測“以太”是否存在，進行了著名的邁克耳孫-莫雷實驗。在實驗中，他們運用旋轉(zhuǎn)的干涉儀，比較了兩束相互垂直方向的光的速度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沿兩條垂直光軸傳播的光速是相同的。這個實驗結(jié)果成為后來愛因斯坦狹義相對論中的一個基本原理：光速在空間的各個方向上是相同的。

也就是說，光的運動具有空間上的對稱性，即洛倫茲對稱，那么有人或許想問：這種空間對稱性是否也適用于物質(zhì)粒子的運動嗎？或者說在粒子的能量相同的情況下，它們是否會沿著某個方向運動得更快些或更慢些嗎？有一些量子引力理論預(yù)測，粒子會違反洛倫茲對稱性，尤其是高能粒子。

○ 科學(xué)家對兩個原子鐘進行了長達六個月的監(jiān)測，以檢驗愛因斯坦狹義相對論中的一個基本原則。圖中的每個原子鐘都含有一個鐿離子。| 圖片來源：PTB

最先進的”原子鐘“可以精確地檢驗時空的基本對稱性。為了更準確地研究這一問題，德國聯(lián)邦物理技術(shù)研究院（PTB）的物理學(xué)家用兩個鐿離子（Yb+）原子鐘進行了長期實驗。原子鐘的頻率由存儲在阱中的單個鐿離子的共振頻率控制，這兩個鐿離子會以特定的頻率對光進行吸收和釋放。在基態(tài)時，鐿離子的電子會呈球形對稱分布，但當(dāng)處于激發(fā)態(tài)時，這些電子的波函數(shù)會明顯伸長，因此主要會沿著一個空間方向運動。波函數(shù)的方向由施加在原子鐘內(nèi)部的磁場決定。

○