Дослідники підтвердили роботу принципу еквівалентності сил гравітації та інерції (слабкої еквівалентності) з рекордною точністю.
Міжнародна група дослідників опублікувала в журналі Physical Review Letters результати останніх експериментів з перевірки принципу слабкої еквівалентності. Коректність ключового постулату загальної теорії відносності підтвердилася в експериментах з точністю вимірювань до 10-15 (однієї квадрильйонної частки).
Загальна теорія відносності, опублікована Альбертом Ейнштейном в 1915 році, описує, як працює гравітація і як вона пов’язана з часом і простором. Але оскільки вона не враховує спостереження за квантовими явищами, дослідники шукають відхилення від теорії зі зростаючим рівнем точності і в різних ситуаціях.
У космічному експерименті, який проводиться на спеціальному супутнику MICROSCOPE, вчені вимірюють коефіцієнт Етвеша, який пов’язує прискорення двох вільно падаючих об’єктів, з надзвичайно високою точністю. Згідно з принципом еквівалентності сил гравітації і інерції, об’єкти в гравітаційному полі падають однаково, коли на них не діють ніякі інші сили, навіть якщо вони мають різні маси або склади.
Художня ілюстрація перевірки принципу слабкої еквівалентності. Зображення: Carin Cain, APS
Щоб виміряти коефіцієнт Етвеша, дослідники відстежували прискорення тестових мас зі сплаву платини і титану, коли вони оберталися навколо Землі на супутнику MICROSCOPE. Експериментальний прилад використовував електростатичні сили, щоб утримувати пари тестових мас в одному і тому ж положенні відносно один одного, і шукав потенційні відмінності в цих силах, які вказували б на відмінності в прискореннях об’єктів.
Результати дослідження показали, що при вимірах з точністю до 10-15 (однієї частки на мільйон мільярдів) відмінності в прискореннях відсутні, а значить, принцип еквівалентності продовжує працювати. Вчені планують нові експерименти, щоб підвищити точність на два порядки до 10-17.