Учените демонстрираха, че теорията на Айнщайн за общата теория на относителността е вярна със забележителна степен на точност, въпреки че съществува повече от век.

Екипът зад изследването искаше да тества компонент от теорията на Айнщайн за Общата теория на относителността, наречен принцип на слаба еквивалентност, който гласи, че всички обекти, независимо от тяхната маса или състав, трябва да падат свободно по един и същи начин в определено гравитационно поле, когато намесата от фактори като въздушното налягане се елиминират. За да направят това, учените измериха ускорението на свободно падащи обекти във френски сателит, наречен MICROSCOPE, който беше изстрелян през 2016 г.

Един от най-известните тестове на принципа на слабата еквивалентност се случи по време на лунна разходка на Apollo 15, когато астронавтът Дейвид Скот изпусна перо и геоложки чук едновременно; без въздушно съпротивление и двата обекта се ускориха към повърхността на Луната с еднаква скорост. В подобен стил MICROSCOPE носи свободно падащи тестови маси, направени от платина и титанови сплави. Електростатичните сили поддържат тестовите маси в същите относителни позиции една спрямо друга, така че всяка разлика, генерирана в тази приложена електростатична сила, трябва да бъде резултат от отклонения в ускоренията на обектите.

Резултатите на екипа, които са кулминацията на 20-годишно изследване, разкриват, че ускорението при двойки обекти в свободно падане се различава с не повече от 1 част на 10^15, или 0.000000000000001, което означава, че не са открили нарушения в принципа на слаба еквивалентност, по-големи от това.

Освен че налагат ограничения върху отклоненията в принципа на слабата еквивалентност, констатациите също отхвърлят всякакви отклонения в теорията на Айнщайн за гравитацията от 1915 г., общата теория на относителността, като цяло. Учените продължават да търсят такива отклонения, защото Общата теория на относителността (най-доброто описание, което имаме на гравитацията) не съвпада с квантовата физика, най-добрия модел, който имаме за реалността, в неразбираемо малки мащаби.

Следователно липсата на признак на отклонение означава, че все още няма намек за разширения на Общата теория на относителността, които чакат да бъдат намерени, които биха могли да преодолеят празнината до квантовата физика.

„Имаме нови и много по-добри ограничения за всяка бъдеща теория, защото тези теории не трябва да нарушават принципа на еквивалентност на това ниво“, каза в изявление Жил Метрис, член на екипа на MICROSCOPE и учен в обсерваторията на Лазурния бряг във Франция. MICROSCOPE стартира през април 2016 г. и персоналът на мисията публикува предварителните си резултати през 2017 г. Анализът на данните продължава да е разумен дори след като експериментът приключи през 2018 г.

Фактът, че новото изследване не установи нарушение на принципа на слабата еквивалентност, поставя най-големите ограничения досега върху този елемент от общата теория на относителността, а резултатите също така полагат основата за още по-чувствителни тестове в бъдеще.

Това е така, защото учените са включили предложения за това, как експерименталната настройка, която са използвали, може да бъде подобрена. Потенциалните надстройки включват намаляване на несъвършенствата в покритието на сателитите, които могат да повлияят на измерванията на ускорението, както и замяна на кабелни системи с такива, които използват безжични връзки, пишат те.

Снимка: Unsplash

Виж още: Видео на NASA от космическа разходка показва драматичен изглед към Земята