|
Пространство-время подтверждает теорию Эйнштейна
|
|
|
|
Более чем через столетие после того, как Альберт Эйнштейн впервые изменил наше понимание гравитации, его общая теория относительности продолжает выдерживать все более строгие экспериментальные проверки. Теперь международная группа под руководством Игнацио Чуфолини из Китайской академии наук провела самое точное на сегодняшний день измерение одного из самых тонких предсказаний теории: эффекта увлечения пространства-времени, вызванного вращением Земли.
|
|
|
|
Результаты, опубликованные в журнале Nature, представляют собой самое убедительное на сегодняшний день подтверждение того, что описание гравитации Эйнштейном остается точным даже при чрезвычайно тщательной проверке.
|
|
|
|
С момента публикации в 1915 году теория общей относительности Эйнштейна подвергалась серии все более строгих экспериментальных проверок. Астрономы и физики проверяли ее предсказания, используя все, от затмений и орбит планет до атомных часов, пульсаров и гравитационных волн. Каждый новый эксперимент стремился доказать, что пространство-время ведет себя иначе, чем описывалось Эйнштейном, потенциально выявляя необходимость в более полной теории гравитации.
|
|
|
|
Однако, несмотря на все более точные наблюдения, проводившиеся на протяжении более века, теория относительности неизменно соответствовала экспериментальным результатам, в то время как альтернативные теории с трудом могли предоставить убедительные доказательства отклонений от ее предсказаний.
|
|
|
|
|
|
|
Среди наиболее интригующих предсказаний теории — «увлечение инерции»: идея о том, что массивный вращающийся объект не просто искривляет пространство-время, но и увлекает его за собой во время вращения. Хотя этот эффект исключительно мал вокруг Земли, его можно обнаружить, тщательно отслеживая движение спутников на орбите.
|
|
|
|
Для достижения наиболее точного измерения исследователи объединили наблюдения со спутника Laser Relativity Satellite 2 (LARES-2), запущенного Итальянским космическим агентством в 2022 году, с данными более ранних спутников LAGEOS и миссии NASA GRACE. LARES-2 был специально разработан для этой задачи: плотная сферическая структура, покрытая ретроотражателями, позволяет измерять его положение с исключительной точностью с помощью лазеров, запускаемых с наземных станций.
|
|
|
|
Орбита спутника была выбрана таким образом, чтобы минимизировать влияние негравитационных сил, что позволило исследователям изолировать мельчайшие изменения, вызванные вращением Земли. Они также учли незначительные искажения в гравитационном поле Земли, включая эффекты приливов, вызванных Луной и Солнцем, которые в противном случае заслонили бы сигнал.
|
|
|
|
После анализа трехлетних наблюдений команда Чиуфолини измерила эффект увлечения инерциальных систем отсчета Земли с относительной погрешностью всего в одну тысячную часть — примерно на порядок точнее, чем предыдущие измерения. Что особенно важно, наблюдаемый эффект совпал с предсказаниями Эйнштейна в пределах этой исключительно узкой погрешности.
|
|
|
|
Помимо того, что полученные результаты представляют собой наиболее строгую на сегодняшний день проверку эффекта увлечения инерциальных систем отсчета в Солнечной системе, они еще больше сужают диапазон возможных альтернатив общей теории относительности. Любая конкурирующая теория, предсказывающая измеримые различия в этом эффекте, теперь должна соответствовать гораздо более строгим экспериментальным ограничениям, чем раньше.
|
|
|
|
Исследователи также показали, что их анализ улучшает измерения лунно-солнечных приливов Земли, подчеркивая, как эксперименты, предназначенные для проверки фундаментальных физических принципов, могут также расширить наше понимание самой планеты. Спустя более чем 100 лет после публикации теория Эйнштейна вновь прошла еще более суровое испытание, сохранив свои предсказания в неизменном виде.
|
|
|
|
Источник
|
