Ключевой принцип общей теории относительности Альберта Эйнштейна успешно прошел еще один тест — и впервые в космосе. Организованный французскими учеными эксперимент показал, что объекты с разными массами под воздействием гравитации падают одинаково — в строгом соответствии с теорией относительности. В результате мы имеет наиболее точное подтверждение принципа эквивалентности, впервые испытанного более 400 лет назад Галилео Галилеем. Подробно о текущих результатах эксперимента ученые сообщили в статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters.
Столь пристальное внимание к принципу эквивалентности объясняется тем, что малейшее его нарушение может указывать на новые, еще неизвестные силы природы, которые могут разрешить давнее противоречие общей теорией относительности и квантовой теорией.
В ходе эксперимента спутник под названием MICROSCOPE не обнаружил расхождения в ускорении двух небольших тестовых масс, при точности измерения до примерно до одной части в 100 триллионов (1014). Это более чем на порядке точнее, чем могут обеспечить самые чувствительные наземные эксперименты, которые ищут различия в реакции масс на вращение Земли.
MICROSCOPE, стоимостью €200 млн, был запущен французским космическим агентством CNES в апреле 2016 года. Его преимущество в том, что его измерения не страдают от земных вибраций. Конструкция спутника опирается на пару концентрических цилиндрических оболочек длиной в несколько сантиметров. Внешний цилиндр выполнен из титана и алюминиевого сплава, а внутренний — из гораздо более плотных платины и родия. Когда космический аппарат вращается вокруг Земли, цилиндры находятся в непрерывном свободном падении. Электроды контролируют их положение и удерживают их в центре посредством крошечных электрических импульсов, чтобы подталкивать их электростатически в нужное положение. Поскольку спутник следует по полуторачасовой орбите, характерное увеличение и уменьшение разницы между двумя приложенными напряжениями указало бы на то, что один из цилиндров падает немного быстрее, чем другой, что и означало бы нарушение принципа эквивалентности.
После более полутора тысяч витков ничего подобного не наблюдалось. Теперь ученым осталось отследить прохождение еще 900 витков, прежде чем работа завершится в следующем году, когда группа надеется своей цели — подтверждения принципа эквивалентности с точностью до одной части в квадриллионе (1015).
[Фотография: CNES/GRIMAULT Emmanuel]
