أثبت العلماء أن نظرية النسبية العامة لأينشتاين صحيحة بدرجة ملحوظة من الدقة ، على الرغم من أنها كانت موجودة منذ أكثر من قرن.
أراد الفريق الذي يقف وراء البحث اختبار أحد مكونات نظرية النسبية العامة لأينشتاين يسمى مبدأ التكافؤ الضعيف ، والذي ينص على أن جميع الأجسام ، بغض النظر عن الكتلة أو التركيب ، يجب أن تسقط بالتساوي في مجال جاذبية معين عند إزالة التداخل من عوامل مثل الضغط الجوي. للقيام بذلك ، قام العلماء بقياس تسارع الأجسام المتساقطة في قمر صناعي فرنسي يسمى MICROSCOPE ، تم إطلاقه في عام 2016.
حدث أحد أشهر اختبارات مبدأ التكافؤ الضعيف خلال a أبولو 15 المشي على سطح القمر ، عندما ألقى رائد الفضاء ديفيد سكوت ريشة ومطرقة جيولوجية في نفس الوقت ؛ بدون مقاومة الهواء ، تسارع الجسمان نحو سطح القمر بنفس المعدل. بأسلوب مماثل ، يحمل المجهر كتل اختبار السقوط الحر المصنوعة من سبائك البلاتين والتيتانيوم. تحتفظ القوى الكهروستاتيكية بكتل الاختبار في نفس المواضع النسبية لبعضها البعض ، لذلك يجب أن يكون أي اختلاف ناتج في هذه القوة الكهروستاتيكية المطبقة نتيجة للانحرافات في تسارع الأجسام.
متعلق ب: لماذا يصمم الفيزيائيون على إثبات خطأ جاليليو وآينشتاين
ووجدت نتائج الفريق ، التي كانت تتويجًا لـ 20 عامًا من البحث ، أن تسارع أزواج الأجسام التي تتساقط بحرية لا يختلف بأكثر من جزء واحد في 10 ^ 15 ، أو 0.000000000000001 ، مما يعني أنهم لم يجدوا أي انتهاك للأضعف. مبدأ تكافؤ أكبر. ما هذا.
بالإضافة إلى وضع قيود على الانحرافات عن مبدأ التكافؤ الضعيف ، فإن النتائج أيضًا ترفض أي انحرافات عن نظرية أينشتاين لعام 1915. الجاذبية، النسبية العامة ، ككل. يواصل العلماء البحث عن مثل هذه الانحرافات لأن النسبية العامة ، أفضل وصف لدينا للجاذبية ، لا تتفق مع فيزياء الكم ، أفضل نموذج لدينا للواقع بمقاييس صغيرة غير مفهومة.
لذلك ، لا توجد علامة على الانحراف ما زالت تعني عدم وجود أي تلميح عن امتدادات للنسبية العامة في انتظار العثور عليها والتي يمكن أن تسد الفجوة مع فيزياء الكم.
قال جيل ميتريس ، عضو فريق MICROSCOPE والعالم في Observatoire de la Côte: “لدينا قيود جديدة وأفضل بكثير لأي نظرية مستقبلية لأن هذه النظريات يجب ألا تنتهك مبدأ التكافؤ في هذا المستوى”. . بيان (يفتح في علامة تبويب جديدة) من الجمعية الفيزيائية الأمريكية التي نشرت البحث.
تم إطلاق MICROSCOPE في أبريل 2016 وأصدر طاقم البعثة نتائجهم الأولية في عام 2017. واستمر تحليل البيانات منطقيًا حتى بعد انتهاء التجربة في عام 2018.
حقيقة أن البحث الجديد لم يجد أي انتهاك لمبدأ التكافؤ الضعيف يضع أعلى الضغوط حتى الآن على هذا العنصر من النسبية العامة ، وتضع النتائج أيضًا الأساس لاختبارات أكثر حساسية للمجيء.
ذلك لأن العلماء أدرجوا اقتراحات حول كيفية تحسين الإعداد التجريبي الذي استخدموه. وكتبوا أن التحسينات المحتملة تشمل تقليل العيوب في طلاء الأقمار الصناعية التي يمكن أن تؤثر على قياسات التسارع بالإضافة إلى استبدال الأنظمة السلكية بتلك التي تستخدم التوصيلات اللاسلكية.
يمكن للساتل الذي ينفذ هذه التحسينات أن يكتشف انتهاكات لمبدأ التكافؤ الضعيف صغيرًا مثل جزء واحد في 10 ^ 17 ، 100 مرة أكثر حساسية من MICROSCOPE. لكن الفريق يتوقع أن هذه التحسينات لن تكون قابلة للتحقيق لبعض الوقت ، مما يعني أن تجربة MICROSCOPE في الوقت الحالي ستظل أفضل اختبار لمبدأ التكافؤ الضعيف.
قال مانويل رودريغيز ، عضو فريق MICROSCOPE والعالم في ONERA ، وهو معهد أبحاث فرنسي متخصص في الفضاء ، “لمدة عقد أو ربما عقدين على الأقل ، لن نرى أي تحسن في تجربة الأقمار الصناعية الفضائية”. خبر صحفى. .
نُشر بحث الفريق يوم الأربعاء الموافق 14 سبتمبر في المجلة خطابات الفحص البدني (يفتح في علامة تبويب جديدة) وعدد خاص من “الجاذبية الكلاسيكية والكمية”.
تابعنا على تويتر @Espacedotcom و على الفيسبوك.
