Ученые доказали, что общая теория относительности Эйнштейна верна с удивительной степенью точности, несмотря на то, что она существует уже более века.
Команда, стоящая за исследованием, хотела протестировать компонент Общая теория относительности Эйнштейна Это называется принципом слабой эквивалентности, который гласит, что все объекты, независимо от их массы или состава, должны одинаково падать в заданное гравитационное поле, когда устраняется влияние таких факторов, как давление воздуха. Для этого ученые измерили ускорение падающих объектов на французском спутнике под названием MICROSCOPE, который был запущен в 2016 году.
Одна из самых известных проверок принципа слабой эквивалентности произошла во время Аполлон 15 прогулка по Луне, когда астронавт Дэвид Скотт одновременно бросил перо и геологический молоток; Без сопротивления воздуха оба объекта будут двигаться к поверхности Луны с одинаковой скоростью. Аналогичным образом в микроскопе находятся испытательные блоки свободного падения, изготовленные из сплава платины и титана. Электростатические силы удерживают испытуемые массы в одном и том же положении относительно друг друга, поэтому любая результирующая разница в этой приложенной электростатической силе должна быть результатом отклонений в ускорении объектов.
Связанный: Почему физики так полны решимости доказать неправоту Галилея и Эйнштейна?
Результаты команды, являющиеся кульминацией 20-летнего исследования, показали, что ускорения в парах объектов при свободном падении различаются не более чем на одну часть в 10 ^ 15, или 0,0000000000000001, а это означает, что они не обнаружили нарушений принципа большей слабой эквивалентности. Так.
Помимо наложения ограничений на отклонения в слабом принципе эквивалентности, результаты также отвергают любые отклонения в теории Эйнштейна 1915 года от сила тяжести, Общая теория относительности в целом. Ученые продолжают искать такие отклонения, потому что общая теория относительности, наше лучшее описание гравитации, несовместима с квантовой физикой, нашей лучшей моделью реальности в непостижимо малых масштабах.
Таким образом, отсутствие признаков аберрации означает, что все еще нет намека на расширение общей теории относительности, ожидающее своего открытия, которое могло бы преодолеть разрыв с квантовой физикой.
«У нас есть новые и гораздо лучшие ограничения для любой будущей теории, потому что эти теории не должны нарушать принцип эквивалентности на этом уровне», — сказал Жиль Митрис, член команды MICROSCOPE и ученый из обсерватории Лазурный Берег во Франции. утверждение (Откроется в новой вкладке) От Американского физического общества, опубликовавшего исследование.
Микроскоп был запущен в апреле 2016 года, и персонал миссии опубликовал его предварительные результаты за 2017 год. Анализ данных продолжался даже после завершения эксперимента в 2018 году.
Тот факт, что новое исследование не обнаружило нарушения принципа слабой эквивалентности, накладывает на сегодняшний день самое сильное ограничение на этот элемент общей теории относительности, а результаты закладывают основу для более чувствительных тестов в будущем.
Это потому, что ученые включили предложения о том, как улучшить экспериментальную установку, которую они использовали. Они написали, что потенциальные обновления включают уменьшение дефектов покрытия спутника, которые могут повлиять на измерения акселерометра, а также замену проводных систем системами, использующими беспроводное соединение.
Спутник, реализующий эти усовершенствования, может обнаруживать нарушения принципа слабой эквивалентности размером до одной 10^17, что в 100 раз более чувствительно, чем микроскоп. Но команда ожидает, что эти улучшения еще какое-то время не будут осуществимы, а это означает, что на данный момент эксперимент MICROSCOPE останется лучшей проверкой принципа слабой эквивалентности.
«По крайней мере, в течение одного десятилетия или, может быть, двух десятилетий мы не увидим никаких улучшений в опыте использования космических спутников», — сказал Мануэль Родригес, член команды MICROSCOPE и ученый французского исследовательского института ONERA, специализирующегося на космосе. в том же заявлении. .
Исследование команды было опубликовано в среду (14 сентября) в журнале сообщения физического обзора (Откроется в новой вкладке) И специальный номер «Классическая и квантовая гравитация».
Подписывайтесь на нас в Твиттере @Спейсдотком и дальше Фейсбук.
«Интроверт. Мыслитель. Решатель проблем. Злой специалист по пиву. Склонен к приступам апатии. Эксперт по социальным сетям».
More Stories
Депривация связана с более высоким риском развития второго рака среди выживших после рака молочной железы в Англии рак
Мы, возможно, обнаружили первую магнитную вспышку за пределами нашей галактики
Миссия Starlink во вторник с мыса Канаверал