Il principio di equivalenza debole è una componente fondamentale della teoria della relatività generale. Il principio suggerisce che gli oggetti in un campo gravitazionale cadono in modo simile quando su di essi non agiscono altre forze, anche se hanno masse o composizioni differenti.
In un nuovo studio, un team di scienziati ha testato il principio misurando le accelerazioni di oggetti in caduta libera in un satellite in orbita attorno alla Terra. Hanno scoperto che le accelerazioni di coppie di oggetti differivano di circa una parte su 1015 escludendo qualsiasi violazione del principio di equivalenza debole o deviazioni dall'attuale comprensione di relatività generale a quel livello.
Il rapporto descrive i risultati finali della missione MICROSCOPE.
Gilles Métris, scienziato dell'Osservatorio della Costa Azzurra e membro del team MICROSCOPE, ha dichiarato: "Abbiamo vincoli nuovi e molto migliori per qualsiasi teoria futura perché queste teorie non devono violare il principio di equivalenza a questo livello".
Nel loro esperimento, gli scienziati hanno misurato il rapporto Eötvös con una precisione estremamente elevata, che si riferisce alle accelerazioni di due oggetti in caduta libera. Se c'è una differenza nelle accelerazioni degli oggetti di più di una parte su 1015, l'esperimento la misurerà e rileverà questa violazione del WEP.
Per misurare il rapporto Eötvös, gli scienziati hanno monitorato le accelerazioni delle masse di prova in lega di platino e titanio mentre orbitavano attorno alla Terra nel satellite MICROSCOPE. Lo strumento sperimentale utilizzava forze elettrostatiche per mantenere coppie di masse di prova nella stessa posizione l'una rispetto all'altra. Ha cercato potenziali differenze in queste forze, indicando differenze nelle accelerazioni degli oggetti.
Manuel Rodrigues, scienziato del laboratorio aerospaziale francese ONERA e membro del team MICROSCOPE, disse, “Una delle principali sfide dell'esperimento è stata trovare modi per testare lo strumento sulla Terra per assicurarsi che funzionasse come previsto nello spazio. La difficoltà è che lo strumento che lanciamo non può funzionare a terra. Quindi è una specie di test alla cieca.
Il lavoro del team apre la strada alla ricerca satellitare per testare il WEP in modo ancora più preciso. La loro ricerca include raccomandazioni per migliorare l'ambiente sperimentale, come la riduzione al minimo dei crepitii del rivestimento del satellite che ostacolavano le misurazioni dell'accelerazione e la sostituzione dei cavi con dispositivi senza contatto.
Un esperimento satellitare che implementa questi aggiornamenti dovrebbe essere in grado di misurare potenziali violazioni del WEP a livello di una parte su 1017, dicono i ricercatori. Ma i risultati di MICROSCOPE rimarranno probabilmente i vincoli più precisi sul WEP per un po'.
Riferimento della Gazzetta:
- Pierre Toubul et al. Missione MICROSCOPIO: Risultati Finali del Test del Principio di Equivalenza. Fis. Rev. Lett. 129. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.121102
