Einsteinova teorie relativity ohýbání mysli prošla dalším obrovským testem

0
Einsteinova teorie relativity ohýbání mysli prošla dalším obrovským testem

Co se děje

Vědci vyslali do vesmíru satelit, aby s extrémní přesností otestoval Einsteinův princip slabé ekvivalence.

Proč na tom záleží

Princip slabé ekvivalence je nedílnou součástí obecné teorie relativity, takže tyto výsledky testů nabízejí ještě větší podporu pro základní teorii našeho vesmíru.

V roce 1916 Albert Einstein se odvážil prohlásit, že se Isaac Newton mýlil o gravitaci. Ne, řekl, není to záhadná síla vycházející ze Země.

Místo toho si Einstein představoval, že prostor a čas jsou zkrouceny v interdimenzionální mřížce a tkaničky této mřížky jsou jako odmotané sponky. ohýbatelný; tvarovatelné. Věřil, že jen proto, že existujeme uvnitř tohoto druhu nehmotné sítě, naše prostá lidská těla zažívají fasáda o síle, která nás drží při zemi. Říkáme tomu gravitace.

(Pokud to bolí váš mozek, nebojte se, zde je článek věnovaný rozbití tohoto konceptu.)

A zatímco geniální matematik odkazoval na tuto matoucí představu jako na svou teorii obecné relativity, titul, který utkvěl, jeho vrstevníci jej nazvali „zcela nepraktickým a absurdním“, titulem, který tomu tak není. Navzdory všem předpokladům se Einsteinova mysl otupující myšlenka dosud nezměnila. Jeho premisy zůstávají pravdivé jak v těch nejmenších měřítcích, tak v těch nepochopitelně velkých. Odborníci se do nich pokoušeli vyvrtat díry znovua znovu a znovuale obecná relativita vždy převládá.

A ve středu vědci díky ambicióznímu satelitnímu experimentu oznámili, že obecná teorie relativity se opět ukázala jako základní pravda našeho vesmíru. Tým provedl to, co nazývá „nejpřesnější test“ jednoho z klíčových aspektů obecné teorie relativity, pojmenovaný princip slabé ekvivalence, s misí nazvanou Microscope.

“Pracuji na tomto tématu více než 20 let a uvědomuji si, že jsem měl štěstí, že jsem byl projektovým manažerem vědeckého nástroje a spoluřešitelem této mise,” řekl Manuel Rodrigues, vědec z francouzské letecké laboratoře. ONERA a autor nové studie, publikované v časopise Physical Review Letters.

“To je velmi vzácné zanechat tak pozoruhodný výsledek v historii fyziky.”

Zobrazení toho, jak si Einsteinova teorie relativity představuje vesmír.

Zooey Liao/CNET

Co je princip slabé ekvivalence?

The princip slabé ekvivalence je zvláštní.

V podstatě říká, že všechny objekty v gravitačním poli musí padat stejným způsobem, když na ně nepůsobí žádná jiná síla — mluvím o vnější interferenci, jako je vítr, osoba kopne do objektu, jiný objekt do něj narazí, dostanete idea.

A ano, když říkám všechny předměty, myslím tím všechny předměty. Peří; piáno; basketbalový míč; ty a já; cokoli si dokážete představit, opravdu podle tohoto principu musí padat přesně stejným způsobem.

Projekt Microscope vyslal na oběžnou dráhu Země satelit, který obsahoval dva objekty: slitinu platiny a slitinu titanu. “Výběr byl založen na technologických úvahách,” řekl Rodrigues, například zda bylo snadné a proveditelné vyrobit materiály v laboratoři.

Ale nejdůležitější pro pochopení principu slabé ekvivalence neboli WEP je, že tyto slitiny byly vystřeleny na oběžnou dráhu Země, protože tam nahoře existují látky v gravitačním poli naší planety, aniž by na ně působily jiné síly. Ideální pro testovací kritéria. Jakmile byl satelit ve vesmíru, vědci začali testovat, létazda spadl platinový bit a titanový bit stejně jak obíhali Zemi.

Udělali to – v extrémně přesné míře.

“Nejnapínavější částí projektu bylo vyvinout nástroj a misi, kterou dosud nikdo neudělal na takové úrovni přesnosti – nový svět k prozkoumání,” řekl Rodrigues. “Jako průkopníci tohoto nového světa jsme v každém okamžiku očekávali, že budeme čelit jevům, které předtím nebyly vidět, protože jsme byli první, kdo vstoupil.”

Válcová bronzová konstrukce s vědeckými přístroji se špičatým dnem

Kapsle použitá během mise Microscope.

ZARM/Selig – ONERA 2013

Pokud jste na technické věci, výsledky experimentu ukázaly, že zrychlení pádu jedné slitiny se nelišilo od druhé o více než jednu část v 10^15. Rozdíl přesahující toto množství by podle vědců znamenal porušení WEP naším současným chápáním Einsteinovy ​​teorie.

Do budoucna tým pracuje na navazující misi nazvané Microscope 2, která podle Rodriguese otestuje princip slabé ekvivalence 100krát lépe.

Nicméně to je pravděpodobně tak dobré, jak to bude alespoň deset let, říkají výzkumníci.

Skvělé, co to pro mě znamená?

Svým způsobem je solidnost obecné teorie relativity určitým problémem. Je to proto, že i když je to základní plán pro pochopení našeho vesmíru, není tomu tak pouze modrotisk.

Máme také konstrukce jako standardní model částicové fyziky, který vysvětluje, jak věci jako atomy a bosony fungují, a kvantovou mechaniku, která vysvětluje věci jako elektromagnetismus a nejistotu existence.

Ale tady je upozornění.

Oba tyto koncepty se zdají stejně nerozbitné jako obecná teorie relativity, ale nejsou s ní kompatibilní. Takže… něco musí být špatně. A to něco nám brání vytvořit jednotný příběh fyzického vesmíru. The standardní modelnapříklad, slavně neumí vysvětlit gravitacia obecná teorie relativity ve skutečnosti nezohledňuje kvantové jevy. Je to jako obrovská bitva o konečnou teorii.

Čtyři vědci v mátově zelených oblecích a síťkách na vlasy stojí vedle zařízení velikosti trouby zabalené do zlaté fólie

Mikroskopový tým stojící se satelitním zařízením vpravo.

ONERA/Rodrigues 2016

“Některé teorie očekávají spojení mezi gravitací a některými elektromagnetickými parametry,” nabídl Rodrigues jako příklad. “Tato vazba v Einsteinově teorii neexistuje, proto existuje WEP.”

Ocitáme se na rozcestí.

Ale ta světlá stránka je, že drtivá většina vědců považovat všechny tyto teorie za nedokončený. Pokud tedy nějak najdeme cestu k Dokončit je – například lokalizovat nové spojení, jak říká Rodrigues, nebo identifikovat novou částici, kterou chcete přidat do standardního modelu – což by nás mohlo vést k chybějícím kouskům skládačky našeho vesmíru.

“Měla by to být revoluce ve fyzice,” řekl Rodrigues o prolomení WEP. “Bude to znamenat, že najdeme novou sílu nebo možná novou částici jako graviton – to je grál fyzika.”

podobné příspěvky

Leave a Reply