Nguyên lý tương đương yếu là một thành phần quan trọng của thuyết tương đối rộng. Nguyên lý gợi ý rằng các vật thể trong trường hấp dẫn rơi xuống tương tự khi không có lực nào khác tác dụng lên chúng, ngay cả khi chúng có khối lượng hoặc thành phần khác nhau.
Trong một nghiên cứu mới, một nhóm các nhà khoa học đã thử nghiệm nguyên tắc này bằng cách đo gia tốc của các vật thể rơi tự do trong một vệ tinh quay quanh Trái đất. Họ phát hiện ra rằng gia tốc của các cặp vật khác nhau khoảng một phần 1015 loại trừ mọi vi phạm Nguyên lý tương đương yếu hoặc sai lệch so với cách hiểu hiện tại về thuyết tương đối rộng ở cấp độ đó.
Báo cáo mô tả kết quả cuối cùng của sứ mệnh MICROSCOPE.
Gilles Métris, một nhà khoa học tại Đài quan sát Côte d'Azur và là thành viên của nhóm HICROSCOPE, cho biết: “Chúng ta có những ràng buộc mới và tốt hơn nhiều cho bất kỳ lý thuyết nào trong tương lai bởi vì những lý thuyết này không được vi phạm nguyên lý tương đương ở cấp độ này.”
Trong thí nghiệm của mình, các nhà khoa học đã đo tỷ lệ Eötvös với độ chính xác cực cao, tỷ lệ này liên quan đến gia tốc của hai vật thể rơi tự do. Nếu có sự khác biệt về gia tốc của các vật thể nhiều hơn một phần trong 1015, thử nghiệm sẽ đo nó và phát hiện sự vi phạm WEP này.
Để đo tỷ lệ Eötvös, các nhà khoa học đã theo dõi gia tốc của các khối lượng thử nghiệm hợp kim bạch kim và titan khi chúng quay quanh Trái đất trong vệ tinh MICROSCOPE. Dụng cụ thí nghiệm sử dụng lực tĩnh điện để giữ các cặp khối lượng thử nghiệm ở cùng một vị trí so với nhau. Nó tìm kiếm sự khác biệt tiềm ẩn trong các lực này, chỉ ra sự khác biệt trong gia tốc của các vật thể.
Manuel Rodrigues, một nhà khoa học tại phòng thí nghiệm hàng không vũ trụ Pháp ONERA và là thành viên của nhóm KÍNH HIỂN VI, nói, “Thách thức lớn của thí nghiệm là tìm cách kiểm tra thiết bị trên Trái đất để đảm bảo rằng nó sẽ hoạt động như thiết kế trong không gian. Khó khăn là thiết bị chúng tôi phóng không thể hoạt động trên mặt đất. Vì vậy, đó là một loại thử nghiệm mù.”
Công việc của nhóm đặt ra con đường cho nghiên cứu vệ tinh để kiểm tra WEP chính xác hơn nữa. Nghiên cứu của họ bao gồm các khuyến nghị để tăng cường cài đặt thử nghiệm, chẳng hạn như giảm thiểu tiếng kêu răng rắc của lớp phủ vệ tinh gây cản trở các phép đo gia tốc và hoán đổi dây dẫn cho các thiết bị không tiếp xúc.
Một thử nghiệm vệ tinh thực hiện các nâng cấp này sẽ có thể đo lường các vi phạm tiềm ẩn đối với WEP ở mức một phần 1017, các nhà nghiên cứu cho biết. Nhưng các kết quả của MICROSCOPE có thể sẽ vẫn là những ràng buộc chính xác nhất đối với WEP trong một thời gian.
Tạp chí tham khảo:
- Pierre Touboul và cộng sự. Nhiệm vụ KÍNH HIỂN VI: Kết quả cuối cùng của phép thử Nguyên lí tương đương. Thể chất. Rev. Lett. 129. DOI: 10.1103 / PhysRevLett.129.121102
