Універсальність вільного падіння була перевірена на найвищому рівні точності.
Що важче: кілограм пір’я чи кілограм свинцю? Цей старий жарт насправді не жарт для фізиків — з часів Галілея вони намагалися продемонструвати, що об’єкти в гравітаційному полі мають однакове прискорення. Це універсальність вільного падіння, і зараз доведено, що вона відповідає менш ніж одній частині на 1000 трлн.
Як повідомлялося у статтях Physical Review Letters та спеціальному випуску Classical and Quantum Gravity, вчені використовували спеціальний супутник для точної перевірки так званого слабкого принципу еквівалентності, наріжного каменю загальної теорії відносності Ейнштейна. Вважається, що у гравітаційному полі, коли на них не діють жодні інші сили, два тіла з різних матеріалів і з різними масами зазнають однакового прискорення.
Щоб перевірити це, вчені збудували супутник MICROSCOPE. У нього помістили дві концентричні циліндричні пробні маси: одну з титану та одну з платино-родієвого сплаву. Ці маси утримувалися нерухомими та контролювалися електростатичними акселерометрами. За словами вчених, порушення принципу еквівалентності призведе до того, що дві маси матимуть різні прискорення.
Говорять, що Галілей продемонстрував це, скидаючи ядра різної маси з Пізанської вежі. Командир «Аполлона-15» Девід Скотт зробив це пером та молотком на Місяці.
«Ми маємо нові та набагато кращі обмеження для будь-якої майбутньої теорії, тому що ці теорії не повинні порушувати принцип еквівалентності на цьому рівні», — заявив Жіль Метріс, вчений з обсерваторії Лазурного берега та член команди MICROSCOPE.
Останні дані в 10 разів кращі, ніж початкові результати, опубліковані в 2017 році, і в 100 разів краще, ніж те, що можна зробити на Землі. Команда вчених припускає, що є способи ще більше підвищити точність за допомогою нового супутника, можливо, зробивши її у 100 разів точнішою.
“Принаймні одне десятиліття або, можливо, два ми не бачимо жодних покращень в експериментах з космічними супутниками”, – сказав Мануель Родрігес, вчений французької аерокосмічної лабораторії ONERA та член команди MICROSCOPE.
Перевірка слабкого принципу еквівалентності — це не просто спосіб для вчених довести, що Ейнштейн помилявся. Загальна теорія відносності поки що є нашою найкращою теорією гравітації, але вона погано працює із квантовою механікою.
