Слабый принцип эквивалентности является важнейшим компонентом общей теории относительности. Принцип предполагает, что объекты в гравитационном поле падают одинаково, когда на них не действуют никакие другие силы, даже если они имеют разные массы или составы.
В новом исследовании группа ученых проверила этот принцип, измерив ускорение свободно падающих объектов на спутнике, вращающемся вокруг Земли. Они обнаружили, что ускорения пар объектов различаются примерно на 10/XNUMX.15 исключая любые нарушения принципа слабой эквивалентности или отклонения от текущего понимания общая теория относительности на этом уровне.
В отчете описаны окончательные результаты миссии MICROSCOPE.
Жиль Метрис, ученый из обсерватории Лазурный Берег и член команды MICROSCOPE, сказал: «У нас есть новые и гораздо лучшие ограничения для любой будущей теории, потому что эти теории не должны нарушать принцип эквивалентности на этом уровне».
В своем эксперименте ученые с чрезвычайно высокой точностью измерили коэффициент Этвеша, который относится к ускорениям двух свободно падающих объектов. Если есть разница в ускорениях объектов более чем на одну часть на 1015, эксперимент измерит ее и обнаружит это нарушение WEP.
Чтобы измерить коэффициент Этвеша, ученые 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. Он искал потенциальные различия в этих силах, указывающие на различия в ускорениях объектов.
Мануэль Родригес, ученый французской аэрокосмической лаборатории ONERA и член команды MICROSCOPE, — сказал, «Главная задача эксперимента заключалась в том, чтобы найти способы протестировать прибор на Земле, чтобы убедиться, что он будет работать так, как задумано в космосе. Сложность в том, что запускаемый нами прибор не может работать на земле. Так что это своего рода слепой тест».
Работа группы прокладывает путь для спутниковых исследований, чтобы еще точнее протестировать WEP. Их исследование включает рекомендации по улучшению условий эксперимента, например, по минимизации потрескивания покрытия спутников, которые мешали измерениям ускорения, и замене проводов для бесконтактных устройств.
Спутниковый эксперимент, который реализует эти обновления, должен быть в состоянии измерить потенциальные нарушения WEP на уровне одной части из 10.17, говорят исследователи. Но результаты МИКРОСКОПА, скорее всего, какое-то время останутся наиболее точным ограничением WEP.
Справочник журнала:
- Пьер Тубуль и др. Миссия МИКРОСКОПА: окончательные результаты проверки принципа эквивалентности. физ. Преподобный Летт. 129. ДОИ: 10.1103 / PhysRevLett.129.121102
