Esminė Alberto Einšteino bendrosios reliatyvumo teorijos dalis ką tik buvo išbandyta naudojant geriausius pasaulyje atominius laikrodžius.
Nacionalinio standartų ir technologijų instituto (NIST) fizikai naudojo laikrodžius, kad atliktų daugiausiai tikslus Einšteino vadinamojo lygiavertiškumo principo arba „Einšteino eksperimentinio lifto“ įvertinimas idėja.
Einšteino eksperimentinis liftas
Dar 1907 m., beveik dešimtmetį prieš tai, kai žymus fizikas paskelbė visą savo bendrosios reliatyvumo teoriją, Einšteinas sukūrė minties eksperimentą, skirtą gravitacijos jėgoms tirti.
Einšteinas suprato, kad jei stovėtumėte lifte, o trosas nutrūktų ir keltuvas laisvai nukristų link Žemės, jūs patirtumėte nesvarumo jausmą. Jūsų pėdos nuliptų nuo grindų ir laikinai atrodytumėte, kad „plaukiate“.
Einšteinas pasiūlė, kad pagreitis, kurį patiriate krintant, panaikintų gravitacijos traukos jausmą, ir tai įvyktų nepriklausomai nuo laiko ir vietos. Apibendrinant galima teigti, kad visi lifte esantys objektai įsibėgėtų vienodai, tarsi būtų vienodai. gravitacinis laukas – arba tarsi gravitacijos visai nebūtų – ir tai būtų nepriklausoma nuo lifto padėtis.
SKAITYTI KITAS: 8 dalykai, kurių niekada nežinojote apie liftus
Kad išbandytų šį minties eksperimentą, NIST komanda naudojo labai didelį „liftą“ – Žemę, krintantį. per saulės gravitacinį lauką – ir itin tikslūs atominiai laikrodžiai, išdėstyti skirtinguose regionuose planeta.
Komanda palygino duomenis iš keturių vandenilio maserio laikrodžių NIST laiko skalė, su aštuoniais cezio fontano atominiais laikrodžiais JAV, Jungtinėje Karalystėje, Prancūzijoje, Vokietijoje ir Italijoje. Remiantis lygiavertiškumo teorija, objektai Žemėje turėtų įsibėgėti tokiu pačiu greičiu, kaip planeta skrieja aplink artimiausią žvaigždę, vadinamą vietine padėties invariacija arba LPI. Ištraukdami rodmenis nuo 1999 iki 2014 m., mokslininkai nustatė, kad šie laikrodžiai išliko sinchronizuoti, nors "lifto" gravitacinė trauka Žemės orbitos metu skyrėsi.
Žiūrėti susijusius
„Bendroji reliatyvumo teorija yra viena iš pagrindinių fizikos teorijų“, – sako Bijunathas R. Patla, vienas iš projekto tyrėjų, pasakoja Alphr. „Tai labai gerai paaiškina gravitacijos fenomeną. Tačiau naujausi atradimai, rodantys, kad visata įsibėgėja, ir pasitelkę tamsiąją materiją, kad paaiškintų galaktikų sukimąsi, privertė žmones vėl susitelkti į bendrosios reliatyvumo teorijos alternatyvas.
„Bendroji reliatyvumo teorija taip pat nesuderinama su kvantine mechanika. Plačiai manoma, kad turėtų būti labiau vieninga teorija, kurios žema energijos riba būtų asimptotiška bendrajai reliatyvumo teorijai, o aukšta – kvantinei mechanikai. Kadangi bendrasis reliatyvumas yra pagrįstas postulatų rinkiniu, šių postulatų patikrinimas yra geriausias būdas patikrinti pačios teorijos ribas.
Lygindami skirtingose vietose esančių atominių laikrodžių elektromagnetinės spinduliuotės dažnius, mokslininkai išmatavo LPI rodmenis 0,00000022, plius arba minus 0,00000025. Bendroji reliatyvumo teorija numato rezultatą, kuris yra lygus nuliui, o tai rodo, kad nėra jokio pažeidimo, ir šis rezultatas paskelbtas Gamtos fizika, yra artimiausias šiam skaičiui.
„Palygindami geriausius pasaulio laikrodžius per 14 metų, ieškojome bet kokio pažeidimo viename iš bendrosios reliatyvumo teorijos postulatų“, – sako Patla. „Remiantis mūsų tyrimu, mes nustatėme, kad bendrasis reliatyvumas išlaiko šį testą. Mes išbandėme vieną postulatą geriau nei bet kada anksčiau.
Patla priduria, kad ateityje bandymai išbandyti LPI greičiausiai nebus atlikti palyginus vandenilio ir cezio laikrodžius. Prognozuojama, kad eksperimentiniai naujos kartos laikrodžiai, pagrįsti iterio ir stroncio atomais, duos dar geresnių rezultatų – vis labiau artėja prie nulio. Tai, kas gali būti atskleista, yra bet kokia šių naujų laikrodžių nuoroda, kad pažeidimas nutrūksta, kai pradedate jį vertinti minutės skalėje. Atsižvelgiant į tai, kad bendrasis reliatyvumas laikomas netobulu gamtos modeliu, yra visos galimybės, kad taip gali atsitikti.
