Gli scienziati hanno dimostrato che la teoria della relatività generale di Einstein è corretta con un notevole grado di accuratezza, anche se esiste da più di un secolo.
Il team dietro la ricerca ha voluto testare un componente di La teoria della relatività generale di Einstein Si chiama principio di equivalenza debole, che afferma che tutti gli oggetti, indipendentemente dalla loro massa o composizione, devono cadere allo stesso modo in un dato campo gravitazionale quando viene eliminata l’interferenza di fattori come la pressione dell’aria. Per fare ciò, gli scienziati hanno misurato l’accelerazione della caduta di oggetti in un satellite francese chiamato MICROSCOPE, lanciato nel 2016.
Uno dei test più famosi del principio di equivalenza debole si è verificato durante Apollo 15 camminare sulla luna, quando l’astronauta David Scott ha lanciato contemporaneamente una piuma e un martello geologico; Senza la resistenza dell’aria, entrambi gli oggetti accelererebbe verso la superficie della Luna alla stessa velocità. In modo simile, il microscopio contiene blocchi di prova a caduta libera realizzati in una lega di platino e titanio. Le forze elettrostatiche mantengono le masse di prova nelle stesse posizioni relative l’una rispetto all’altra, quindi qualsiasi differenza risultante in questa forza elettrostatica applicata deve essere il risultato di deviazioni nell’accelerazione degli oggetti.
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I risultati del team, il culmine di 20 anni di ricerca, hanno rivelato che le accelerazioni in coppie di oggetti in caduta libera differiscono di non più di una parte in 10^15, o 0,0000000000000001, il che significa che non hanno riscontrato violazioni del principio di equivalenza debole più ampio. Così.
Oltre a porre vincoli alle deviazioni nel principio di equivalenza debole, i risultati rifiutano anche qualsiasi deviazione nella teoria di Einstein del 1915 da gravità, Relatività generale, nel suo insieme. Gli scienziati continuano a cercare tali deviazioni perché la relatività generale, la nostra migliore descrizione della gravità, è incompatibile con la fisica quantistica, il nostro miglior modello di realtà su piccola scala incomprensibile.
Quindi nessun segno di aberrazione significa che non c’è ancora alcun accenno di estensioni della relatività generale in attesa di essere trovate che potrebbero colmare il divario con la fisica quantistica.
“Abbiamo vincoli nuovi e molto migliori per qualsiasi teoria futura perché queste teorie non dovrebbero violare il principio di equivalenza a questo livello”, ha affermato Gilles Mitris, membro del team MICROSCOPE e scienziato dell’Osservatorio della Costa Azzurra in Francia. dichiarazione (Si apre in una nuova scheda) Dall’American Physical Society che ha pubblicato la ricerca.
Il microscopio è stato lanciato nell’aprile 2016 e il personale della missione ha pubblicato i risultati preliminari per il 2017. L’analisi dei dati è proseguita anche dopo la conclusione dell’esperimento nel 2018.
Il fatto che la nuova ricerca non abbia riscontrato alcuna violazione del principio di equivalenza debole pone il limite più alto fino ad oggi su questo elemento di relatività generale, ei risultati gettano le basi per test più sensibili in futuro.
Questo perché gli scienziati hanno incluso suggerimenti su come migliorare la configurazione sperimentale che hanno utilizzato. Hanno scritto che i potenziali aggiornamenti includono la riduzione dei difetti nel rivestimento del satellite che potrebbero influenzare le misurazioni dell’accelerometro e la sostituzione dei sistemi cablati con sistemi che utilizzano connessioni wireless.
Un satellite che implementa questi miglioramenti può rilevare violazioni del principio di equivalenza debole piccole quanto una parte in 10^17, 100 volte più sensibile di un microscopio. Ma il team si aspetta che questi miglioramenti non saranno fattibili ancora per un po’ di tempo, il che significa che per ora l’esperimento MICROSCOPE rimarrà il miglior test del principio di equivalenza debole.
“Per almeno un decennio o forse due decenni, non vedremo alcun miglioramento nell’esperienza dei satelliti spaziali”, ha affermato Manuel Rodriguez, membro del team MICROSCOPE e scienziato dell’ONERA, un istituto di ricerca francese specializzato nello spazio, nella stessa affermazione. .
La ricerca del team è stata pubblicata mercoledì (14 settembre) sulla rivista messaggi di revisione fisica (Si apre in una nuova scheda) E un numero speciale di “Classic and Quantum Gravity”.
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