Cel mai faimos experiment al lui Galileo a făcut o călătorie în spațiul cosmic. Rezultatul? Einstein a avut din nou dreptate. Experimentul confirmă un principiu al teoriei gravitației a lui Einstein cu o precizie mai mare decât oricând.
Conform științei, Galileo a aruncat două bile din Turnul înclinat din Pisa pentru a arăta că au căzut în același ritm, indiferent de compoziția lor. Deși pare puțin probabil ca Galileo să fi efectuat cu adevărat acest experiment, oamenii de știință au efectuat un experiment similar, dar mult mai sensibil, într-un satelit care orbitează Pământul. Doi cilindri goali în interiorul satelitului au căzut în același ritm pe 120 de orbite, sau aproximativ opt zile de timp de cădere liberă, au raportat cercetătorii din cadrul experimentului MICROSCOPE pe 4 decembrie în Scrisori de revizuire fizică. Accelerațiile cilindrilor se potrivesc cu două trilioane de procente.
Rezultatul confirmă o bază a teoriei generale a relativității a lui Einstein, cunoscută sub numele de principiul echivalenței. Acest principiu afirmă că masa inerțială a unui obiect, care stabilește cantitatea de forță necesară pentru a-l accelera, este egală cu masa gravitațională, care determină modul în care obiectul răspunde la un câmp gravitațional. Ca urmare, articolele cad în același ritm – cel puțin în vid, unde rezistența aerului este eliminată – chiar dacă au mase diferite sau sunt fabricate din materiale diferite.
Rezultatul este „fantastic”, spune fizicianul Stephan Schlamminger de la OTH Regensburg din Germania, care nu a fost implicat în cercetare. „Este minunat să ai o măsurătoare mai precisă a principiului echivalenței, deoarece este una dintre cele mai fundamentale principii ale gravitației.”
Titluri Știri științifice, în căsuța dvs. de e-mail
Titluri și rezumate ale celor mai recente articole Știri științifice, livrate în căsuța dvs. de e-mail în fiecare vineri.
multumim pentru inregistrare!
A apărut o problemă la înregistrarea dvs.
În satelit, care încă colectează date suplimentare, un cilindru gol, realizat din aliaj de platină, este centrat în interiorul unui cilindru gol din aliaj de titan. Conform fizicii standard, gravitația ar trebui să facă ca cilindrii să cadă în aceeași viteză, în ciuda maselor și materialelor diferite. O încălcare a principiului echivalenței, totuși, ar putea face ca unul să cadă puțin mai repede decât celălalt.
Pe măsură ce cele două obiecte cad pe orbita lor în jurul Pământului, satelitul folosește forțe electrice pentru a menține perechea aliniată. Dacă principiul echivalenței nu s-ar menține, ajustările necesare pentru a menține cilindrii în linie ar varia cu o frecvență obișnuită, legată de rata la care satelitul orbitează și se rotește. „Dacă vedem vreo diferență în accelerație, ar fi o semnătură a încălcării” principiului echivalenței, spune cercetătorul MICROSCOPE Manuel Rodrigues de la laboratorul aerospațial francez ONERA din Palaiseau. Dar nu a fost găsit niciun indiciu al unui astfel de semnal.
Cu o precizie de aproximativ 10 ori mai mare decât testele anterioare, rezultatul este „foarte impresionant”, spune fizicianul Jens Gundlach de la Universitatea Washington din Seattle. Dar, notează el, „rezultatele încă nu sunt la fel de precise precum ceea ce cred că pot obține dintr-o măsurătoare prin satelit”.
Efectuarea experimentului în spațiu elimină anumite capcane ale testelor moderne de principii de echivalență pe uscat, cum ar fi curgerea apei subterane care modifică masa terenului înconjurător. Dar schimbările de temperatură din satelit au limitat cât de bine ar putea oamenii de știință să confirme principiul echivalenței, deoarece aceste variații pot determina extinderea sau contractarea unor părți ale aparatului.
Scopul final al MICROSCOPE este de a depăși alte măsurători cu un factor de 100, comparând accelerațiile cilindrilor pentru a vedea dacă se potrivesc cu o zecime de trilionime de procent. Cu date suplimentare care urmează să fie analizate, oamenii de știință ar putea încă să atingă acest punct.
Confirmarea principiului de echivalență nu înseamnă că totul este grozav în fizica gravitațională. Oamenii de știință încă nu știu cum să combine relativitatea generală cu mecanica cuantică, fizica celor foarte mici. „Cele două teorii par să fie foarte diferite, iar oamenii ar dori să fuzioneze aceste două teorii”, spune Rodrigues. Dar unele încercări de a face asta prevăd încălcări ale principiului echivalenței la un nivel care nu este încă detectabil. De aceea, oamenii de știință cred că principiul echivalenței merită testat cu o precizie din ce în ce mai mare – chiar dacă înseamnă că experimentele lor sunt expediate în spațiu.