Принцип слабкої еквівалентності є критично важливим компонентом загальної теорії відносності. Принцип передбачає, що об’єкти в гравітаційному полі падають подібним чином, коли на них не діють інші сили, навіть якщо вони мають різні маси або склад.
У новому дослідженні команда вчених перевірила принцип, вимірявши прискорення вільно падаючих об’єктів на супутнику, що обертається навколо Землі. Вони виявили, що прискорення пар об’єктів відрізняються приблизно на одну частину з 1015 виключаючи будь-які порушення Принципу слабкої еквівалентності або відхилення від поточного розуміння загальна теорія відносності на цьому рівні.
У звіті описані остаточні результати місії MICROSCOPE.
Жиль Метріс, вчений з обсерваторії Лазурного берега та член команди MICROSCOPE, сказав: «У нас є нові та набагато кращі обмеження для будь-якої майбутньої теорії, оскільки ці теорії не повинні порушувати принцип еквівалентності на цьому рівні».
У своєму експерименті вчені виміряли коефіцієнт Етвёша з надзвичайно високою точністю, який пов’язаний із прискореннями двох об’єктів, що вільно падають. Якщо є різниця в прискореннях об’єктів більш ніж на одну частину в 1015, експеримент виміряє її та виявить це порушення WEP.
Щоб виміряти коефіцієнт Етвеша, вчені спостерігали за прискореннями тестових мас із платини та титанового сплаву, коли вони оберталися навколо Землі на супутнику MICROSCOPE. Експериментальний інструмент використовував електростатичні сили, щоб утримувати пари тестових мас в однаковому положенні одна відносно одної. Він шукав потенційні різниці в цих силах, що вказує на відмінності в прискореннях об’єктів.
Мануель Родрігес, науковець французької аерокосмічної лабораторії ONERA та член команди MICROSCOPE, сказав, «Головним завданням експерименту було знайти способи випробувати прилад на Землі, щоб переконатися, що він працюватиме в космосі, як задумано. Складність у тому, що прилад, який ми запускаємо, не може працювати на землі. Тож це свого роду сліпий тест».
Робота команди прокладає шлях для супутникових досліджень для ще точнішого тестування WEP. Їхні дослідження включають рекомендації щодо покращення експериментальних налаштувань, наприклад мінімізацію потріскування покриття супутника, яке заважало вимірюванню прискорення, і заміну проводів на безконтактні пристрої.
Супутниковий експеримент, який реалізує ці оновлення, повинен мати можливість вимірювати потенційні порушення WEP на рівні однієї частини з 1017, кажуть дослідники. Але результати MICROSCOPE, ймовірно, деякий час залишатимуться найточнішими обмеженнями для WEP.
Довідка з журналу:
- П'єр Тубуль та ін. Місія MICROSCOPE: остаточні результати перевірки принципу еквівалентності. Фіз. Rev. Lett. 129. DOI: 10.1103/PhysRevLett.129.121102
