Представлена самая точная проверка ключевого компонента общей теории относительности

16 / 9 / 2022 09:24, автор: Анатолій Колесник
Представлена самая точная проверка ключевого компонента общей теории относительности - фото
Credit: (c) ONERA

Новые исследования на основе длительного анализа данных эксперимента представили самую точную проверку слабого принципа эквивалентности, ключевого компонента ОТО Эйнштейна.

Об этом рассказывают в Американском физическом обществе, передают OstanniPodii.com.

Исследования были опубликованы в Physical Review Letters и специальном выпуске журнала Classical and Quantum Gravity от 14 сентября.

В работе описываются окончательные результаты миссии MICROSCOPE, которая проверила принцип экспериментально, путем измерения ускорений свободно падающих объектов на спутнике, вращающемся вокруг Земли. Команда обнаружила, что ускорения пар объектов отличались не более, чем примерно на одну часть из 10^15 (десять в пятнадцатой степени), что исключает любые нарушения слабого принципа эквивалентности или отклонения от текущего понимания общей теории относительности на этом уровне.

«Мы имеем новые и гораздо лучшие ограничения для любой будущей теории, потому что эти теории не должны нарушать принцип эквивалентности на этом уровне», - говорит Жиль Мэтрис, ученый из Обсерватории Лазурного берега и член команды MICROSCOPE.

Слабый принцип эквивалентности

Общая теория относительности, опубликованная Альбертом Эйнштейном в 1915 году, описывает, как работает гравитация и как она связана со временем и пространством. Но поскольку она не учитывает наблюдения квантовых явлений, исследователи ищут отклонения от теории при росте уровней точности и в различных ситуациях. Такие нарушения могли бы подсказать новые взаимодействия или силы, которые могли бы объединить теорию относительности с квантовой физикой. Проверка слабого приницпа эквивалентности (СПЭ) является одним из способов поиска потенциальных расширений общей теории относительности.

Согласно СПЭ, объекты в гравитационном поле падают одинаково, когда на них не действуют другие силы, даже если они имеют разную массу или состав. Чтобы проверить этот принцип, команда MICROSCOPE разработала свой эксперимент для измерения соотношения Ээтвоса, которое связывает ускорения двух объектов в свободном падении с чрезвычайно высокой точностью. Если ускорение одного объекта отличается от ускорения другого более чем на одну часть из 10^15, эксперимент измерит это и обнаружит это нарушение СПЭ.

Измерение и длительный анализ данных

Для измерения соотношения Ээтвоса исследователи отслеживали ускорение тестовых масс из платинового и титанового сплавов на орбите Земли в спутнике MICROSCOPE. Экспериментальный прибор использовал электростатические силы для удержания пар тестовых масс в одинаковом положении друг относительно друга и искал разницу потенциалов этих сил, которая бы указывала на разницу в ускорениях объектов.

спутник MICROSCOPE

Основным вызовом эксперимента был поиск способов испытания прибора на земле, чтобы убедиться, что он будет работать так, как задумано, в космосе.

«Сложность заключается в том, что инструмент, который мы запускаем, не может работать на земле», - говорит Мануэль Родригес, ученый французской аэрокосмической лаборатории ONERA и член команды MICROSCOPE. «Поэтому это своего рода слепой тест».

После того, как инструмент был готов, команда запустила его в 2016 году. Они опубликовали предварительные результаты в 2017 году, но продолжили анализировать данные, учитывая сбои и систематические неопределенности, после того, как миссия закончилась в 2018 году. В конце концов, они не нашли ни одного нарушения ПСЭ, установив строгие ограничения этого принципа.

Впереди возможны более точные испытания СПЭ

Работа команды прокладывает путь к еще более точным испытаниям ПСЭ с помощью спутниковых экспериментов. Их анализ включает способы совершенствования экспериментальной установки, такие как уменьшение трещин в покрытии спутников, которые влияли на измерения ускорения, а также замена проводов в установке на бесконтактные устройства. Спутниковый эксперимент, реализующий эти модернизации, должен быть в состоянии измерить потенциальные нарушения ПСЭ на уровне одной части на 10^17, говорят исследователи. Но результаты MICROSCOPE, вероятно, некоторое время будут оставаться наиболее точными ограничениями на ПСЭ.

«По крайней мере в течение одного десятилетия, а может и двух, мы не увидим никакого улучшения с экспериментом с космическими спутниками», - отметил Родригес.

ТЕГИ:

 

Последние новости

сегодня:

все новости


 
ПОПУЛЯРНЫЕ НОВОСТИ:
22-27 ноября в Киеве проходят районные ярмарки

05:29, 22 ноября 2022 г.
22-27 ноября в Киеве проходят районные ярмарки
 
Война в Украине, оперативная информация на утро 20 ноября

07:17, 20 ноября 2022 г.
Война в Украине, оперативная информация на утро 20 ноября
 
Рашисты ударили ракетами по объекту инфраструктуры в Запорожье

06:40, 19 ноября 2022 г.
Рашисты ударили ракетами по объекту инфраструктуры в Запорожье
 
ISW: в россии готовятся продолжать скрытую мобилизацию

06:05, 19 ноября 2022 г.
ISW: в россии готовятся продолжать скрытую мобилизацию
 
Война в Украине: оперативная информация на утро 19 ноября

07:13, 19 ноября 2022 г.
Война в Украине: оперативная информация на утро 19 ноября
 
 
ПОХОЖИЕ НОВОСТИ:
Теория относительности Эйнштейна прошла еще одну строгую прове...

08:47, 16 февраля 2022 г.
Теория относительности Эйнштейна прошла еще одну строгую прове...
 
Относительность наконец-то разогрелась до квантовой механики?

06:54, 15 декабря 2021 г.
Относительность наконец-то разогрелась до квантовой механики?
 
Теория Эйнштейна прошла строгие 16-летние испытания

07:41, 14 декабря 2021 г.
Теория Эйнштейна прошла строгие 16-летние испытания
 
Впервые выявлен свет из-за черной дыры

18:09, 1 августа 2021 г.
Впервые выявлен свет из-за черной дыры
 
Магнитное облысение черных дыр сохраняет предсказание общей те...

09:58, 30 июля 2021 г.
Магнитное облысение черных дыр сохраняет предсказание общей те...
 
Цей сайт та сторонні віджети на ньому використовують COOKIE, що необхідно для повноцінної роботи сайту. “Куки” – це безпечна технологія збирання аналітичної інформації про відвідувачів. Їх можна відключити у налаштуваннях Вашого браузера. Погодитися на використання Cookie