تظهر الأجسام المتساقطة في المدار أن أينشتاين كان على حق – مرة أخرى


الجاذبية لا تميز. أكدت تجربة في المدار ، بدقة أكبر مائة مرة من الجهود السابقة ، أن كل شيء يقع بنفس الطريقة تحت تأثير الجاذبية.

هذا الاكتشاف هو الاختبار الأكثر صرامة حتى الآن لمبدأ التكافؤ ، وهو مبدأ أساسي لنظرية أينشتاين في النسبية العامة. المبدأ معمول به إلى حوالي جزء من ألف تريليون، تقرير الباحثون 14 سبتمبر في رسائل المراجعة البدنية.

فكرة أن الجاذبية تؤثر على كل الأشياء بالتساوي قد لا تبدو مفاجئة. لكن أدنى تلميح يمكن أن يساعد بخلاف ذلك في تفسير كيف تتشابك النسبية العامة ، النظرية التأسيسية للجاذبية ، مع النموذج القياسي لفيزياء الجسيمات ، الإطار النظري الذي يصف جميع الجسيمات الأساسية للمادة. النسبية العامة هي نظرية كلاسيكية ترى في الكون سلسًا ومستمرًا ، في حين أن النموذج القياسي هو نظرية كمومية تتضمن أجزاء محببة من المادة والطاقة. تم دمجها في نظرية واحدة لكل شيء حلم لم يتحقق لعلماء يعودون إلى أينشتاين (SN: 1/12/22).

تقول سابين هوسينفيلدر ، عالمة الفيزياء في معهد فرانكفورت للدراسات المتقدمة في ألمانيا والتي لم تشارك في الدراسة: “مبدأ التكافؤ هو أهم حجر الزاوية في نظرية النسبية العامة لأينشتاين”. “نعلم [it] في النهاية يجب تغييره لأنه لا يمكن في شكله الحالي أن يأخذ في الاعتبار التأثيرات الكمية “.

للمساعدة في البحث عن التعديلات المحتملة ، تتبعت تجربة MICROSCOPE حركة الأسطوانات المعدنية المتداخلة – أسطوانة خارجية تزن 300 جرام من التيتانيوم وأسطوانة داخلية من البلاتين 402 جرام – أثناء دورانها حول الأرض في حالة سقوط حر شبه مثالي. أي اختلاف في تأثير الجاذبية على الأسطوانات المعنية سيؤدي إلى تحركها بالنسبة لبعضها البعض. كانت القوى الكهربائية الصغيرة المطبقة لإعادة الأسطوانات إلى المحاذاة قد كشفت عن انتهاك محتمل لمبدأ التكافؤ.

من أبريل 2016 إلى أكتوبر 2018 ، تم حماية الأسطوانات داخل قمر صناعي لحمايتها من الرياح الشمسية ، والضغط الضئيل الذي يمارسه ضوء الشمس والجو المتبقي على ارتفاع مداري يزيد قليلاً عن 700 كيلومتر.

من خلال إجراء التجربة في المدار ، يمكن للباحثين مقارنة السقوط الحر لمواد مختلفة لفترات طويلة دون التأثيرات المربكة للاهتزازات أو الأجسام القريبة التي يمكن أن تمارس قوى الجاذبية ، كما يقول مانويل رودريغيز ، عضو فريق MICROSCOPE والفيزيائي مع الفرنسيين. معمل الطيران والفضاء ONERA في باليزو. “أحد الدروس التي تعلمتها MICROSCOPE هو … أن المساحة هي أفضل طريقة للحصول على تحسين مهم في دقة هذا النوع من الاختبارات.”

خلال مهمتها التي استغرقت عامين ونصف العام ، لم تجد MICROSCOPE أي علامة على وجود تصدعات في مبدأ التكافؤ ، وفقًا لتقارير الدراسة الجديدة. تعتمد النتيجة على تقرير مؤقت سابق من التجربة التي وجدت نفس الشيء، ولكن بدقة أقل (SN: 12/4/17).

يشك بعض الفيزيائيين في أن حدود مبدأ التكافؤ قد لا تظهر أبدًا في التجارب ، وأن أينشتاين سيثبت دائمًا أنه على حق.

يقول كليفورد ويل ، الفيزيائي بجامعة فلوريدا في غينزفيل ، والذي لا ينتمي إلى التجربة ، إنه حتى دقة أكبر بمئة مرة من مهمة متابعة MICROSCOPE 2 ، المخطط لها مبدئيًا في ثلاثينيات القرن الحالي ، من غير المرجح أن تكشف عن انهيار مبدأ التكافؤ. يقول: “لا تزال هذه الفكرة الأساسية التي علمها أينشتاين”. ما نراه كقوة الجاذبية هو في الواقع انحناء الزمكان. “أي جسم يتحرك ببساطة على طول المسار في الزمكان للأرض” ، سواء كان مصنوعًا من البلاتين الكثيف أو التيتانيوم الخفيف أو أي مادة أخرى.

يقول هوسينفيلدر إنه حتى لو لم يثبت الفيزيائيون أبدًا خطأ أينشتاين ، فإن التجارب مثل MICROSCOPE لا تزال مهمة. تقول: “هذه الاختبارات لا تتعلق فقط بمبدأ التكافؤ”. “إنهم يبحثون ضمنيًا عن جميع أنواع الانحرافات الأخرى ، والقوى الجديدة وما إلى ذلك” ، وهذا ليس جزءًا من النسبية العامة. “إنه حقًا قياس متعدد الأغراض وعالي الدقة.”

الآن وقد اكتملت المهمة ، فإن القمر الصناعي MICROSCOPE سوف يخرج ببطء من المدار. يقول رودريغيز: “من الصعب المراهنة على مكان سقوطها خلال 25 عامًا”. جنبًا إلى جنب مع مجموعة مرجعية من أسطوانات البلاتين على متنها ، “إنها [a] بضعة ملايين من اليورو [in] البلاتين. ” أين سيهبط هذا المعدن البلاتيني الثمين هو تخمين أي شخص ، لكن الجاذبية التي تسحبه لأسفل ستجذب التيتانيوم بنفس القوة ، إلى جزء واحد من ألف تريليون على الأقل.



المصدر