Теория относительности выдерживает очередную проверку

В рамках миссии MICROSCOPE ученые провели проверку одного из принципов, которые могли бы найти изъяны в теории относительности. Однако, результаты говорят в пользу вековых постулатов.

Теория относительности выдерживает очередную проверку

Опубликованная Альбертом Эйнштейном в 1915 году общая теория относительности описывает, как работает гравитация и как она связана со временем и пространством. Однако он не учитывает наблюдения квантовых явлений. Поэтому ученые ищут отклонения от теории при повышении уровня точности и в различных ситуациях. Такие нарушения указывали бы на новые взаимодействия или силы, которые могли бы объединить теорию относительности с квантовой физикой. Проверка слабого принципа эквивалентности (WEP) — ​​это один из способов поиска потенциальных расширений общей теории относительности.

Согласно WEP, объекты в гравитационном поле падают одинаково, когда на них не действуют никакие другие силы, даже если они имеют разные массы или составы. Чтобы проверить принцип, команда MICROSCOPE разработала свой эксперимент для измерения коэффициента Этвеша, который связывает ускорения двух свободно падающих объектов, с чрезвычайно высокой точностью. Если ускорение одного объекта отличается от ускорения другого более чем на одну часть из 10 в 15-ой степени, эксперимент измерит его и обнаружит это нарушение WEP.

В окончательном отчете о результатах миссии MICROSCOPE, которая проверила принцип путем измерения ускорений свободно падающих объектов на спутнике, вращающемся вокруг Земли, группа ученых обнаружила, что ускорения пар объектов различаются не более чем на одну часть на 10 в 15-ой степени. Это исключает любые нарушения принципа слабой эквивалентности или отклонения от текущего понимания общей теории относительности на этом уровне.

Чтобы измерить коэффициент Этвёша, исследователи отслеживали ускорение тестовых масс из сплава платины и титана, когда они вращались вокруг Земли на спутнике MICROSCOPE. Экспериментальный прибор использовал электростатические силы, чтобы удерживать пары тестовых масс в одном и том же положении относительно друг друга, и искал потенциальные различия в этих силах, которые указывали бы на различия в ускорениях объектов.

Команда запустила уникальный научный инструмент в 2016 году. Они опубликовали предварительные результаты в 2017 году, но продолжили анализ данных с учетом сбоев и систематических неопределенностей после завершения миссии в 2018 году. В конечном итоге они не обнаружили нарушения правил WEP, установив самые строгие ограничения на этот принцип.

Работа группы прокладывает путь к еще более точным испытаниям WEP с помощью спутниковых экспериментов. Их анализ включает в себя способы улучшения экспериментальной установки, такие как уменьшение потрескивания покрытия спутника, влияющего на измерения ускорения, и замена проводов в установке бесконтактными устройствами. Исследователи говорят, что спутниковый эксперимент, который реализует эти обновления, должен быть в состоянии измерить потенциальные нарушения WEP на уровне одной части на 10^17. Но результаты MICROSCOPE, скорее всего, какое-то время останутся наиболее точным ограничением WEP.

Читайте также

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Рождение сверхпрочных материалов: как нанопокрытия обманывают физику разрушения

Новое исследование объяснило, почему мы пишем злые комментарии в соцсетях

Новое исследование объяснило, почему мы пишем злые комментарии в соцсетях

Древние листья предсказали судьбу современных лесов при глобальном потеплении

Древние листья предсказали судьбу современных лесов при глобальном потеплении

Ученые Стаффордширского университета раскрыли тайну проклятия мумий

Ученые Стаффордширского университета раскрыли тайну проклятия мумий

Ученые предложили новую версию путешествия 6-тонного камня Стоунхенджа из Шотландии

Ученые предложили новую версию путешествия 6-тонного камня Стоунхенджа из Шотландии

Ученые раскрыли пользу кимчи: пробиотики, витамины и жирные кислоты

Ученые раскрыли пользу кимчи: пробиотики, витамины и жирные кислоты

Ученые предложили новый сценарий происхождения первых клеток на Земле

Ученые предложили новый сценарий происхождения первых клеток на Земле

В России появится национальная база генетической информации

В России появится национальная база генетической информации

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Робот МФТИ установил рекорд сборки головоломки «мегаминкс» за 9,6 секунды

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Медицинские технологии, в которые почти невозможно поверить

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

Квантовый двигатель нарушает законы термодинамики, генерируя работу и холод одновременно

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

ИИ в джунглях: как в Коста-Рике тестируют сообразительность диких обезьян

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В России создали искусственное ухо с помощью гибридной 3D-биопечати

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

В Китае создали простую роборуку BioflexBot, которая оказалась гибче человеческой

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

ИИ помог найти опасную уязвимость Zoom всего за 20 запросов

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»

Телескоп James Webb обнаружил возможный новый тип космических объектов — «звезду-черную дыру»