หลักการสมมูลแบบอ่อนแอเป็นองค์ประกอบที่สำคัญของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป หลักการนี้ชี้ให้เห็นว่าวัตถุในสนามโน้มถ่วงจะตกลงมาในลักษณะเดียวกันเมื่อไม่มีแรงอื่นใดกระทำต่อวัตถุนั้น แม้ว่าวัตถุเหล่านั้นจะมีมวลหรือองค์ประกอบต่างกันก็ตาม
ในการศึกษาใหม่ ทีมนักวิทยาศาสตร์ได้ทดสอบหลักการนี้โดยการวัดความเร่งของวัตถุที่ตกลงมาอย่างอิสระในดาวเทียมที่โคจรรอบโลก พวกเขาพบว่าความเร่งของวัตถุคู่หนึ่งต่างกันประมาณ 10 ส่วนใน XNUMX15 วินิจฉัยการละเมิดหลักการ Weak Equivalence Principle หรือการเบี่ยงเบนจากความเข้าใจในปัจจุบัน ทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป ในระดับนั้น
รายงานอธิบายผลลัพธ์สุดท้ายของภารกิจ MICROSCOPE
Gilles Métris นักวิทยาศาสตร์จาก Côte d'Azur Observatory และเป็นสมาชิกของทีม MICROSCOPE กล่าวว่า “เรามีข้อจำกัดใหม่และดีกว่ามากสำหรับทฤษฎีใดๆ ในอนาคต เพราะทฤษฎีเหล่านี้จะต้องไม่ละเมิดหลักการความเท่าเทียมกันในระดับนี้”
ในการทดลองของพวกเขา นักวิทยาศาสตร์วัดอัตราส่วนของ Eötvös ด้วยความแม่นยำสูงมาก ซึ่งเกี่ยวข้องกับความเร่งของวัตถุสองชิ้นที่ตกลงมาอย่างอิสระ หากมีความต่างในความเร่งของวัตถุมากกว่าหนึ่งส่วนในปี 1015 การทดลองจะวัดและตรวจจับการละเมิด WEP นี้
ในการวัดอัตราส่วนของ Eötvös นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจสอบความเร่งของมวลทดสอบของแพลทินัมและโลหะผสมไททาเนียมขณะที่พวกมันโคจรรอบโลกด้วยดาวเทียม MICROSCOPE เครื่องมือทดลองใช้แรงไฟฟ้าสถิตเพื่อให้มวลทดสอบคู่หนึ่งอยู่ในตำแหน่งเดียวกันโดยสัมพันธ์กัน ค้นหาความต่างศักย์ในแรงเหล่านี้ ซึ่งบ่งชี้ความแตกต่างในความเร่งของวัตถุ
Manuel Rodrigues นักวิทยาศาสตร์จาก ONERA ห้องปฏิบัติการการบินและอวกาศของฝรั่งเศส และเป็นสมาชิกของทีม MICROSCOPE กล่าวว่า, “ความท้าทายที่สำคัญของการทดลองคือการหาวิธีทดสอบเครื่องมือบนโลกเพื่อให้แน่ใจว่าจะทำงานตามที่ออกแบบไว้ในอวกาศ ความยากคือเครื่องมือที่เราเปิดตัวไม่สามารถทำงานบนพื้นดินได้ ดังนั้นมันจึงเป็นการทดสอบคนตาบอด”
การทำงานของทีมวางเส้นทางสำหรับการวิจัยดาวเทียมเพื่อทดสอบ WEP อย่างแม่นยำยิ่งขึ้น งานวิจัยของพวกเขารวมถึงคำแนะนำสำหรับการปรับปรุงการตั้งค่าการทดลอง เช่น การลดเสียงแตกของผิวเคลือบดาวเทียมที่ขัดขวางการวัดความเร่ง และการเปลี่ยนสายไฟสำหรับอุปกรณ์ไร้สัมผัส
การทดลองดาวเทียมที่ใช้การอัปเกรดเหล่านี้ควรจะสามารถวัดการละเมิด WEP ที่อาจเกิดขึ้นได้ในระดับหนึ่งใน 1017นักวิจัยกล่าวว่า แต่ผลลัพธ์ของ MICROSCOPE จะยังคงเป็นข้อจำกัดที่แม่นยำที่สุดใน WEP ไปอีกระยะหนึ่ง
การอ้างอิงวารสาร:
- ปิแอร์ ตูบูล และคณะ ภารกิจของไมโครสโคป: ผลลัพธ์สุดท้ายของการทดสอบหลักการสมมูล สรีรวิทยา รายได้ Lett. 129. ดอย: 10.1103/PhysRevLett.129.121102
