1 мин чтения

Основной принцип общей теории относительности Эйнштейна только что прошел самую строгую проверку.

Используя специально разработанный спутник, международная группа ученых измерила ускорение двух свободно падающих объектов на орбите Земли. Результаты, основанные на данных за пять месяцев, показали, что ускорения не отличались более чем на одну часть в 1010-15, что исключает любые нарушения принципа слабой эквивалентности вплоть до этого масштаба.

Принцип слабой эквивалентности относительно прост для наблюдения, согласно которому все объекты ускоряются одинаково в одном и том же гравитационном поле, когда на них не действуют никакие другие факторы, независимо от их массы или содержания.

Пожалуй, наиболее ярко это было продемонстрировано в 1971 году, когда астронавт Дейв Скотт одновременно уронил молоток и перо с одной высоты, стоя на Луне. Без сопротивления воздуха, замедляющего перо, два объекта упали на поверхность Луны с одинаковой скоростью.

Новый эксперимент, названный MICROSCOPE и возглавляемый ныне покойным физиком Пьером Тубулем, был несколько более строгим, чем демонстрация космонавта Скотта. В нем участвовал спутник, круживший над Землей по орбите с 25 апреля 2016 года пока его не деактивировали 18 октября 2018 года.

За это время команда провела несколько экспериментов с использованием масс, парящих в свободном падении, предоставив в общей сложности данные за пять месяцев. Две трети этих данных касались двух пробных масс разного состава, сплавов титана и платины. Оставшаяся треть включала эталонную пару масс того же платинового состава.

Экспериментальное оборудование использовало электростатические силы для удержания двух тестовых масс в одном и том же положении относительно друг друга. Если бы была какая-либо разница в ускорении — показатель, известный как отношение Этвеша, — то оборудование регистрировало бы изменения в электростатических силах, удерживающих массы на месте.

Ранние результаты, опубликованные в 2017 году, были многообещающими, не обнаружив нарушения принципа слабой эквивалентности вплоть до параметра Этвеша -1 ± 9 х 10 – 15. Однако спутник на тот момент времени все еще функционировал и выдавал данные, это означало, что работа не была завершена. Полный набор данных подтверждал эти ранние выводы, ограничивая параметр Этвеша 1,1 × 10 – 15.

На сегодняшний день это самая жесткая граница принципа слабой эквивалентности, и вряд ли она будет превышена в ближайшее время. Это означает то, что ученые могут продолжать полагаться на общую теорию относительности с большей уверенностью, чем когда-либо, и накладывать новые ограничения на пересечение общей теории относительности и квантовой механики — двух режимов, действующих по разным правилам.

«У нас есть новые и гораздо лучшие ограничения для любой будущей теории, потому что эти теории не должны нарушать принцип эквивалентности на этом уровне», — объясняет астроном Жиль Метрис из обсерватории Лазурного Берега во Франции.

Это впечатляющий результат, учитывая, что оборудование, предназначенное для работы в условиях микрогравитации околоземной орбиты, не удалось проверить перед запуском. Теперь, когда проект MICROSCOPE успешно завершен, команда может использовать результаты для разработки еще более строгого теста.

Эти тесты помогут исследовать ограничения общей теории относительности, которая описывает гравитацию в физическом пространстве-времени. Однако на атомном и субатомном масштабе общая теория относительности не работает, и на смену ей приходит квантовая механика. Ученые уже давно пытаются устранить различия между ними. Выяснение того, где именно общая теория относительности не работает, вполне вероятно одним из способов сделать это.

Теперь мы знаем, что для слабой эквивалентности эти рассогласования не происходят вплоть до одной 1015-й части. Конкретные улучшения, которые могут быть внесены в следующую итерацию спутника, могут снизить его до уровня одной 1017-й части. Однако на это потребуется некоторое время.

«По крайней мере, почти за два десятилетия мы не наблюдаем улучшений в экспериментах с космическими спутниками», — говорит инженер-физик Мануэль Родригес из Национального центра аэрокосмических исследований Франции (ONERA).

Но мы подозреваем, что этих результатов вполне достаточно, чтобы  в настоящее время продолжать работать с ними.

Источник новости Journals и Iopscience

Поделитесь новостью
0 0 голоса
Рейтинг статьи
Подписаться
Уведомить о
guest
0 комментариев
Межтекстовые Отзывы
Посмотреть все комментарии
Предыдущий пост Ученый Предположили что Найдут Инопланетян Через 25 Лет
Следующий пост Древние Ледники Марса Возможно Скрывают Следы Жизни
0
Оставьте комментарий! Напишите, что думаете по поводу статьи.x