- science
- No Comment
لقد اجتازت النسبية العامة لأينشتاين أكثر الاختبارات صرامة حتى الآن
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 الكائنات ، بغض النظر عن كتلتها أو تكوينها ، يجب أن تسقط بنفس الطريقة في مجال جاذبية معين عندما يتم القضاء على التداخل من عوامل مثل ضغط الهواء. للقيام بذلك ، قام العلماء بقياس تسارع الأجسام المتساقطة في قمر صناعي فرنسي يسمى MICROSCOPE ، والذي تم إطلاقه في عام 2016.
حدث أحد أشهر اختبارات مبدأ التكافؤ الضعيف خلال أبولو 15 المشي على سطح القمر ، عندما ألقى رائد الفضاء ديفيد سكوت ريشة ومطرقة جيولوجية في نفس الوقت ؛ بدون مقاومة الهواء ، تسارع كلا الجسمين نحو سطح القمر بنفس المعدل. بأسلوب مماثل ، يحمل المجهر كتل اختبار السقوط الحر المصنوعة من سبائك البلاتين والتيتانيوم. تحافظ القوى الكهروستاتيكية على كتل الاختبار في نفس المواضع النسبية لبعضها البعض ، لذا فإن أي اختلاف ناتج في هذه القوة الكهروستاتيكية المطبقة يجب أن يكون نتيجة الانحرافات في تسارع الأجسام.
متعلق ب: لماذا يصمم الفيزيائيون على إثبات خطأ جاليليو وآينشتاين
كشفت نتائج الفريق ، التي تعد تتويجًا لـ 20 عامًا من البحث ، أن التسارع في أزواج الأجسام في السقوط الحر يختلف بما لا يزيد عن جزء واحد في 10 ^ 15 ، أو 0.000000000000001 ، مما يعني أنهم لم يجدوا أي انتهاكات في مبدأ التكافؤ الضعيف الأكبر. من ذلك.
بالإضافة إلى وضع قيود على الانحرافات في مبدأ التكافؤ الضعيف ، فإن النتائج أيضًا ترفض أي انحرافات في نظرية أينشتاين لعام 1915 عن الجاذبية، النسبية العامة ، ككل. يواصل العلماء البحث عن مثل هذه الانحرافات لأن النسبية العامة ، أفضل وصف لدينا للجاذبية ، لا يتوافق مع فيزياء الكم ، أفضل نموذج لدينا للواقع بمقاييس صغيرة غير مفهومة.
إذن ، لا توجد علامة على الانحراف تعني أنه لا يوجد حتى الآن أي تلميح عن امتدادات للنسبية العامة في انتظار العثور عليها والتي يمكن أن تسد الفجوة إلى فيزياء الكم.
قال جيل ميتريس ، عضو فريق MICROSCOPE والعالم في مرصد كوت دازور في فرنسا ، “لدينا قيود جديدة وأفضل بكثير لأي نظرية مستقبلية لأن هذه النظريات يجب ألا تنتهك مبدأ التكافؤ على هذا المستوى”. بيان (يفتح في علامة تبويب جديدة) من الجمعية الفيزيائية الأمريكية التي نشرت البحث.
تم إطلاق مجهر MICROSCOPE في أبريل 2016 وأصدر أفراد البعثة نتائجه الأولية لعام 2017. واستمر تحليل البيانات حتى بعد انتهاء التجربة في عام 2018.
حقيقة أن البحث الجديد لم يجد أي انتهاك لمبدأ التكافؤ الضعيف يضع أعلى القيود حتى الآن على هذا العنصر من النسبية العامة ، كما أن النتائج تضع الأساس لاختبارات أكثر حساسية في المستقبل.
ذلك لأن العلماء أدرجوا اقتراحات حول كيفية تحسين الإعداد التجريبي الذي استخدموه. وكتبوا أن الترقيات المحتملة تشمل تقليل العيوب في طلاء الأقمار الصناعية التي يمكن أن تؤثر على قياسات التسارع بالإضافة إلى استبدال الأنظمة السلكية بأنظمة تستخدم التوصيلات اللاسلكية.
يمكن للقمر الصناعي الذي ينفذ هذه التحسينات أن يلتقط انتهاكات لمبدأ التكافؤ الضعيف بقدر ضئيل مثل جزء واحد في 10 ^ 17 ، 100 مرة أكثر حساسية من MICROSCOPE. لكن الفريق يتوقع أن هذه التحسينات لن تكون مجدية لبعض الوقت حتى الآن ، مما يعني أنه في الوقت الحالي ، ستظل تجربة MICROSCOPE أفضل اختبار لمبدأ التكافؤ الضعيف.
قال مانويل رودريغيز ، عضو فريق MICROSCOPE والعالم في ONERA ، وهو معهد أبحاث فرنسي متخصص في الفضاء ، في البيان نفسه: “لمدة عقد واحد على الأقل أو ربما عقدين ، لن نرى أي تحسن في تجربة الأقمار الصناعية الفضائية”. .
نُشر بحث الفريق يوم الأربعاء (14 سبتمبر) في المجلة رسائل المراجعة البدنية (يفتح في علامة تبويب جديدة) وعدد خاص من “الجاذبية الكلاسيكية والكمية”.
تابعنا على تويتر @Spacedotcom و على فيسبوك.
“هواة الإنترنت المتواضعين بشكل يثير الغضب. مثيري الشغب فخور. عاشق الويب. رجل أعمال. محامي الموسيقى الحائز على جوائز.”