Объекты в космосе падают со скоростью в пределах двух триллионных долей процента друг от друга

Ученые из Франции обнаружили, что объекты разной массы, сброшенные в космосе, падают со скоростью в пределах двух триллионных долей процента друг от друга. В своей статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, группа описывает свое физическое исследование и то, что они узнали из него.

Почти все слышали историю о том, как Галилей бросил два пушечных ядра разных размеров с Пизанской башни в 17 веке, чтобы продемонстрировать свою теорию о том, что в отсутствие сопротивления воздуха два объекта будут падать с одинаковой скоростью.

Позже Эйнштейн усовершенствовал идею и добавил ее к своей общей теории относительности. С тех пор многие люди проверили теорию, и она всегда подтверждалась.

Тем не менее, некоторые физики считают, что в теории обязательно должны быть исключения из-за несоответствия между общей теорией относительности и квантовой механикой. В рамках этого нового проекта французская команда исследователей разработала эксперимент по измерению двух объектов, падающих вместе в течение двух лет, в частности двух металлических слитков на спутнике, чтобы выяснить, могут ли они обнаружить исключение.

Два металлических слитка — из платино-родиевого сплава и сплава из титана-алюминия-ванадия были установлены в устройстве, называемом Twin-Space Accelerometer for Gravity Experiment (T-SAGE), которое находилось на борту спутника с аббревиатурой MICROSCOPE. Спутник был запущен в космос на ракете «Союз» из Гвианского космического центра ELS.

T-SAGE был разработан для смягчения всех причин, которые могут повлиять на скорость падения предметов, таких как солнечный свет и вибрации. А его акселерометры были узкоспециализированными — они тестировали величину силы, которая требовалась для того, чтобы каждый из металлических блоков надежно удерживался на месте внутри устройства в течение всего пути с чувствительностью 2×10^-14 к параметру Eotvos. (Eotvos — это единица ускорения, деленная на расстояние, которое использовалось вместе с более старой системой единиц сантиметр-грамм-секунда (cgs).

Исследователи сообщают, что T-SAGE показал, что эти два объекта падали с почти одинаковыми скоростями — с разницей в пределах двух триллионных процентов друг от друга. Измерение было достаточно точным, чтобы сообщить, что нарушения Лоренца обнаружено не было.

(Современные поиски нарушения Лоренца — это научные исследования, которые ищут отклонения от лоренц-инвариантности или симметрии, набор фундаментальных структур, которые лежат в основе современной науки и фундаментальной физики в частности.

В этих исследованиях делается попытка определить, существуют ли нарушения или исключения для известных физических законов, таких как особая теория относительности и СРТ-симметрия, что предсказывается некоторыми вариациями квантовой гравитации, теории струн и некоторыми альтернативами общей теории относительности).

Hélène Pihan-le Bars et al. New Test of Lorentz Invariance Using the MICROSCOPE Space Mission, Physical Review Letters (2019). DOI: 10.1103/PhysRevLett.123.231102