Эйнштейн снова побеждает: космический спутник подтверждает слабый принцип эквивалентности

Увеличить / Существует давняя традиция эмпирической проверки принципа слабой эквивалентности — основы общей теории относительности Альберта Эйнштейна.

ОНЕРА

Одна из самых нелогичных концепций в физике состоит в том, что все объекты падают с одинаковой скоростью, независимо от массы. Принцип эквивалентности. Наиболее памятно это было продемонстрировано в 1971 году астронавтом НАСА «Аполлон-15» Дэвидом Скоттом во время прогулки по Луне. он Проекция Ястребиное перо и молот одновременно в прямом эфире, два тела одновременно попали в грязь.

там древняя традиция Экспериментальная проверка принципа слабой эквивалентности, лежащего в основе общей теории относительности Альберта Эйнштейна. В тесте за тестом на протяжении многих столетий принцип эквивалентности оставался сильным. И сейчас микроскоп (MICROSatellite pour l’Observation de Principe d’Equivalence) Экспедиция провела самую точную проверку эквивалентного принципа на сегодняшний день, Эйнштейн снова утверждает, за последняя статья Опубликовано в Physical Review Letters. (Дополнительные статьи по теме появились в специальном выпуске Classical and Quantitative Allure.)

Тест, 1, 2, 3

Иоанн Филопон, философ шестого века, был первым, кто утверждал, что скорость, с которой падает объект, не имеет ничего общего с его весом (его массой), и позже, около 900 лет спустя, оказал большое влияние на Галилео Галилея. Предполагается, что Галилей сбрасывал артиллерийские снаряды различных групп со знаменитой Пизанской башни в Италии, но эта история, вероятно, сфабрикована.

Галилео она сделала Шарики катятся под наклонными плоскостями, благодаря чему шары катятся с гораздо меньшей скоростью, что облегчает измерение их ускорения. Шары были похожи по размеру, но одни были сделаны из железа, другие из дерева, что делало их массы разными. Не имея точных часов, Галилей, как говорят, рассчитывал движение шаров по собственному пульсу. Как и Филопон, он обнаружил, что вне зависимости от наклона шары будут двигаться с одинаковым ускорением.

READ  Сложные цвета Юпитера раскрываются на потрясающих снимках, сделанных космическим кораблем НАСА «Юнона».

Позже Галилей усовершенствовал свой подход с помощью маятникового аппарата, который включал измерение периода колебаний маятников разной массы, но одинаковой длины. Этому же методу отдавал предпочтение Исаак Ньютон примерно в 1680 году, а позже, в 1832 году, Фридрих Бессель, оба из которых значительно повысили точность измерений. Ньютон также признал, что этот принцип распространяется на небесные тела, подсчитав, что Земля и Луна, а также Юпитер и его спутники падают на Солнце с одинаковой скоростью. Земля имеет железное ядро, тогда как ядро ​​Луны в основном состоит из силикатов, и их масса совершенно разная. После НАСА Лазерные эксперименты с лунным диапазоном Расчеты Ньютона подтвердили: он действительно падает вокруг Солнца с той же скоростью.

В конце XIX века венгерский физик Лоранд Этвос Объедините подход маятника с торсионным равновесием, чтобы создать кручение маятника. И я использовал его для более точной проверки принципа эквивалентности. Эта простая прямая палка оказалась достаточно точной для более точной проверки принципа эквивалентности. Торсионные весы также использовались в более поздних экспериментах, например, в эксперименте 1964 года, в котором в качестве испытательных блоков использовались кусочки алюминия и золота.

Иллюстрация спутниковой миссии MICROSCOPE.
Увеличить / Иллюстрация спутниковой миссии MICROSCOPE.

КНЕС

Эйнштейн процитировал эксперимент Этвеша для проверки принципа эквивалентности в своей статье 1916 года, которая заложила основу его общей теории относительности. Но общая теория относительности, хорошо работающая на макроуровне, дает сбои на субатомном уровне, где начинают действовать правила квантовой механики. Поэтому физики искали нарушения четности на этих квантовых масштабах. Это было бы свидетельством потенциальной новой физики, которая могла бы помочь объединить эти две теории в одну великую теорию.

READ  Быстрое распространение рака молочной железы ускоряется во время сна

Один из способов проверить эквивалентность на квантовом уровне — использовать интерферометрию материальных волн. Речь идет о классическом эксперименте Майклсона-Морли, пытающемся обнаружить движение Земли через среду, называемую светящимся эфиром, который, как считали физики в то время, пронизывает пространство. В конце девятнадцатого века Томас Янг Используйте такой инструмент за его знаменитый эксперимент с двумя щелями, чтобы проверить, является ли свет частицей или волной, а, как мы теперь знаем, свет является и тем, и другим. То же самое относится и к материалу.

Предыдущие эксперименты с использованием интерферометрии волн материи измеряли свободное падение двух изотопов одного и того же атомного элемента в надежде безуспешно обнаружить тонкие различия. В 2014 году группа физиков подумала, что различий между их составами может быть недостаточно для достижения максимальной чувствительности. поэтому они Используемые изотопы Из различных элементов в их версии тех опытов есть атомы рубидия и калия. Лазерные импульсы обеспечивали попадание атомов по разным траекториям перед рекомбинацией. Исследователи наблюдали контрольную интерференционную картину, указывающую на то, что валентность по-прежнему сохраняется в пределах 1 части на 10 миллионов.

Olga Dmitrieva

Любитель алкоголя. Возмутитель спокойствия. Интроверт. Студент. Любитель социальных сетей. Веб-ниндзя. Поклонник Бэкона. Читатель

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.

Наверх