Падающие в космосе атомы вносят новый поворот в проверку гравитации Галилео
Эксперимент на китайской космической станции Тяньгун подтверждает ключевой момент общей теории относительности Эйнштейна. Этот эксперимент, прославившийся благодаря Галилео, был уменьшен до атомного уровня и отправлен в космос.
Чтобы показать, что объекты разной массы падают с одинаковой скоростью, итальянский учёный XVII века, как говорят (возможно, это миф), сбрасывал грузы с Пизанской башни. Теперь учёные воссоздали этот эксперимент с атомами, падающими во время орбитального движения вокруг Земли. Два облака атомов на Тяньгун падали с почти одинаковым ускорением, сообщают исследователи 28 августа в журнале Science Advances.
Этот материал DOI: 10.1126/sciadv.aeh4502 доступен для свободного ознакомления. Изучение статьи является обязательным условием для всех, кто следит за прогрессом в сфере ядерной физики.
.jpg)
Галилео Галилей
Итак, китайские исследователи измерили относительное ускорение двух облаков холодных атомов рубидия. Атомы в каждом облаке имели разную массу из-за разницы в количестве нейтронов в их атомных ядрах. Тем не менее, ускорения двух облаков совпали с точностью до 0,05 тысячных процента.
Совпадение ускорений подтверждает эквивалентность двух разных способов определения массы. Один, называемый гравитационной массой, определяет, как объект реагирует на гравитационное притяжение. Другой, называемый инерционной массой, определяет, насколько ускоряется объект при воздействии заданной силы. Если два определения эквивалентны, то эффект массы компенсируется в уравнениях, и объекты разной массы будут падать с одинаковой скоростью в вакууме. Эта концепция известна как слабый принцип эквивалентности и является основой общей теории относительности Альберта Эйнштейна, которая описывает гравитацию как искривление пространства-времени.
Ученые проверяли слабый принцип эквивалентности, сбрасывая объекты на Землю, включая атомы. Но объекты на Земле могут падать только на определенное расстояние, что ограничивает точность тестов. На орбите свободное падение может продолжаться бесконечно. Ранее проведенные космические испытания падающих на спутник металлических цилиндров подтвердили слабый принцип эквивалентности. Но атомы, в отличие от более крупных объектов, подчиняются правилам квантовой физики, и стоит проверить, ведут ли себя они иначе. Атомы на орбите выводят слабый принцип эквивалентности на совершенно новый уровень.