Вчені знову підтвердили теорію відносності Ейнштейна
Дослідження проводилося в рамках Кластеру передового досвіду «QuantumFrontiers»
Одне з основних припущень фундаментальної фізики полягає в тому, що різні властивості маси — вага, інерція та гравітація — завжди залишаються незмінними по відношенню одна до одної.
Без цієї еквівалентності теорія відносності Ейнштейна суперечила б, а наші нинішні підручники фізики довелося б переписати. Хоча всі вимірювання на сьогодні підтверджують принцип еквівалентності, квантова теорія постулює, що має бути порушення.
Ця невідповідність між гравітаційною теорією Ейнштейна та сучасною квантовою теорією є причиною особливої важливості дедалі точніших перевірок принципу еквівалентності.
Групі з Центру прикладних космічних технологій і мікрогравітації (ZARM) Бременського університету у співпраці з Інститутом геодезії (IfE) Ганноверського університету імені Лейбніца тепер вдалося довести зі 100 разів більшою точністю, що пасивна гравітаційна маса й активна гравітаційна маса завжди еквівалентна — незалежно від конкретного складу відповідних мас.
Про це повідомляє портал phys.org.
Дослідження проводилося в рамках Кластеру передового досвіду «QuantumFrontiers». Команда опублікувала свої висновки як важливу статтю в Physical Review Letters.
Фізичний контекст
Інерційна маса чинить опір прискоренню. Наприклад, це призводить до того, що вас штовхає назад на ваше сидіння, коли автомобіль заводиться. Пасивна гравітаційна маса реагує на силу тяжіння і призводить до нашої ваги на Землі. Активна гравітаційна маса належати до сили тяжіння, яку чинить об’єкт, або, точніше, до розміру його гравітаційного поля.
Еквівалентність цих властивостей є фундаментальною для загальної теорії відносності. Тому як еквівалентність інертної та пасивної гравітаційної маси, так і еквівалентність пасивної та активної гравітаційної маси перевіряються з дедалі більшою точністю.
Про що було дослідження?
Якщо ми припустимо, що пасивна та активна гравітаційні маси не рівні — що їх співвідношення залежить від матеріалу, — тоді об’єкти, зроблені з різних матеріалів з різним центром мас, прискорюватимуться. Оскільки Місяць складається з алюмінієвої оболонки та залізного ядра, центри мас яких зміщені один відносно одного, Місяць повинен прискорюватися. Ця гіпотетична зміна швидкості може бути виміряна з високою точністю за допомогою «Лазерної локації Місяця».
Це передбачає наведення лазерів із Землі на рефлектори на Місяці, розміщені там місіями «Аполлон» і радянською програмою «Місяць». Відтоді реєструється час проходження лазерних променів туди й назад. Дослідницька група проаналізувала дані «Лазерної локації Місяця», зібрані протягом 50 років, з 1970 по 2022 рік, і дослідила такі ефекти різниці мас.
Оскільки ефекту не виявлено, це означає, що пасивна та активна гравітаційні маси дорівнюють приблизно 14 знакам після коми. Ця оцінка в сто разів точніша за найкраще попередні дослідження, датовані 1986 роком.
Інститут геодезії LUH — один із чотирьох центрів у всьому світі, які аналізують лазерні вимірювання відстані до Місяця — має унікальний досвід в оцінці даних, зокрема для перевірки загальної теорії відносності. У поточному дослідженні інститут проаналізував вимірювання місячної лазерної локації, включаючи аналіз помилок та інтерпретацію результатів.
