Zasada słabej równoważności jest kluczowym elementem ogólnej teorii względności. Zasada ta sugeruje, że obiekty w polu grawitacyjnym spadają podobnie, gdy nie działają na nie inne siły, nawet jeśli mają różne masy lub składy.
W ramach nowych badań zespół naukowców przetestował zasadę, mierząc przyspieszenia swobodnie spadających obiektów na satelicie krążącym wokół Ziemi. Odkryli, że przyspieszenia par obiektów różniły się o około jedną część w 1015 wykluczenie wszelkich naruszeń Zasady Słabej Równoważności lub odstępstw od obecnego rozumienia ogólna teoria względności na tym poziomie.
Raport opisuje końcowe wyniki misji MIKROSKOP.
Gilles Métris, naukowiec z Obserwatorium Côte d'Azur i członek zespołu MICROSCOPE, powiedział: „Mamy nowe i znacznie lepsze ograniczenia dla każdej przyszłej teorii, ponieważ teorie te nie mogą naruszać zasady równoważności na tym poziomie”.
W swoim eksperymencie naukowcy zmierzyli stosunek Eötvösa do niezwykle wysokiej precyzji, która odnosi się do przyspieszeń dwóch swobodnie spadających obiektów. Jeśli jest różnica w przyspieszeniach obiektów o więcej niż jedną część w 1015, eksperyment zmierzy to i wykryje to naruszenie WEP.
Aby zmierzyć współczynnik Eötvösa, naukowcy monitorowali przyspieszenia mas testowych ze stopów platyny i tytanu podczas orbitowania wokół Ziemi w satelicie MICROSCOPE. Przyrząd doświadczalny wykorzystywał siły elektrostatyczne do utrzymywania par mas testowych w tej samej pozycji względem siebie. Poszukiwano potencjalnych różnic w tych siłach, wskazując na różnice w przyspieszeniach obiektów.
Manuel Rodrigues, naukowiec z francuskiego laboratorium lotniczego ONERA i członek zespołu MICROSCOPE, powiedziany, „Głównym wyzwaniem eksperymentu było znalezienie sposobów przetestowania instrumentu na Ziemi, aby upewnić się, że będzie działał zgodnie z projektem w kosmosie. Trudność polega na tym, że uruchamiany przez nas instrument nie może działać na ziemi. Jest to więc rodzaj ślepego testu”.
Prace zespołu wyznaczają drogę dla badań satelitarnych, aby jeszcze dokładniej przetestować WEP. Ich badania obejmują zalecenia dotyczące ulepszenia warunków eksperymentalnych, takich jak minimalizowanie trzasków na powłokach satelitarnych, które utrudniały pomiary przyspieszenia, oraz zamiany przewodów na urządzenia bezstykowe.
Eksperyment satelitarny, który wdraża te ulepszenia, powinien być w stanie zmierzyć potencjalne naruszenia WEP na poziomie jednej części na 1017, twierdzą naukowcy. Jednak wyniki MICROSCOPE prawdopodobnie pozostaną przez jakiś czas najbardziej precyzyjnymi ograniczeniami WEP.
Referencje czasopisma:
- Pierre Touboul i in. Misja MIKROSKOP: Ostateczne wyniki testu zasady równoważności. Fiz. Rev. Lett. 129. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.121102
