Το πιο αυστηρό τεστ της γενικής σχετικότητας επιβεβαιώνει ότι τα φτερά και οι μπάλες του μπόουλινγκ πέφτουν πραγματικά με τον ίδιο ρυθμό
Ένας πυλώνας της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν - και ένας βασικός άξονας των επιδείξεων της τάξης των φυσικών επιστημών στο γυμνάσιο - έχει περάσει την πιο αυστηρή δοκιμασία του. Ένα νέο διαστημικό πείραμα στο ευρωπαϊκό δορυφορικό MICROSCOPE επιβεβαίωσε με πρωτοφανή ακρίβεια ότι μάζες από διαφορετικά υλικά πέφτουν με τον ίδιο ακριβώς ρυθμό υπό τη βαρύτητα.
Είναι «πραγματικά καλό» να επιβεβαιώνεται η θεωρία του Αϊνστάιν με τόσο μεγάλη ακρίβεια, λέει ο Eugene Lim, ένας θεωρητικός φυσικός στο King's College του Λονδίνου που δεν ασχολήθηκε με το έργο. Τα αποτελέσματα δεν προκαλούν έκπληξη, προσθέτει, αλλά αυτού του είδους τα πειράματα θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους φυσικούς να περιορίσουν τις μελλοντικές βαρυτικές θεωρίες που ταιριάζουν με την κβαντική θεωρία και να προβλέψουν καλύτερα πώς συμπεριφέρονται οι μαύρες τρύπες.
Το MICROSCOPE κυκλοφόρησε το 2016 για να δοκιμάσει την Αρχή της Ασθενούς Ισοδυναμίας του Αϊνστάιν. Με απλά λόγια, η αρχή δηλώνει ότι η βαρύτητα είναι καθολική. Ανεξάρτητα από το τι είναι φτιαγμένο ένα αντικείμενο—είτε είναι μόλυβδος είτε πριονίδι—θα επιταχύνει με τον ίδιο τρόπο κάτω από ένα βαρυτικό πεδίο. Σε μια διάσημη —πιθανώς απόκρυφη— επίδειξη, ο διάσημος αστρονόμος και φυσικός Galileo Galilei λέγεται ότι έριξε δύο σφαίρες διαφορετικών μαζών από την κορυφή του Πύργου της Πίζας και τις παρακολούθησε να προσγειώνονται την ίδια στιγμή. (Στην πραγματικότητα, πολλοί ιστορικοί συμφωνούν ότι αυτό ήταν πιθανότατα μόνο ένα από τα πειράματα σκέψης του Γαλιλαίου.) Οι φυσικοί συνέχισαν την παράδοση για αιώνες, υποκινώντας και υποκινώντας αυτήν την αρχή κάτω από ποικίλες πειραματικές συνθήκες.
Το διάστημα είναι απλώς το τελευταίο σύνορο για τέτοιες δοκιμές. Ένας θάλαμος μέσα στο ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ περιείχε μια σειρά από ηλεκτρικά φορτισμένους κυλίνδρους από πλατίνα και κράμα τιτανίου. Αυτές οι δοκιμαστικές μάζες διατηρήθηκαν στη θέση τους με στατικό ηλεκτρισμό καθώς περιφέρονταν γύρω από τη Γη. Επειδή η περιφορά είναι ισοδύναμη με την πτώση, τουλάχιστον όσον αφορά τη βαρύτητα, οι μάζες διατηρήθηκαν ουσιαστικά σε μια κατάσταση συνεχούς ελεύθερης πτώσης. Ένας εξαιρετικά ευαίσθητος ηλεκτρικός αισθητήρας μέτρησε την ποσότητα τάσης που απαιτείται για να παραμείνει κάθε αντικείμενο ακίνητο.
Εάν ένα από τα αντικείμενα επρόκειτο να επιταχυνθεί πιο γρήγορα από το άλλο, θα χρειαζόταν υψηλότερη τάση για να το κρατήσει στη θέση του. Όμως δεν έγινε αυτό. Όπως αναμενόταν, οι ρυθμοί επιτάχυνσης των δύο αντικειμένων παρέμειναν ίσοι σε όλο το πείραμα, αναφέρουν οι ερευνητές σήμερα στο Physical Review Letters .
Τα αποτελέσματα μπορεί να μην ξαναγράψουν κανένα εγχειρίδιο, λέει ο συναρχηγός της αποστολής Manuel Rodrigues, ερευνητής μηχανικός στο ONERA, το Γαλλικό Αεροδιαστημικό Εργαστήριο. Αλλά είναι πιο ακριβή από αυτά που επιτεύχθηκαν από προηγούμενα πειράματα, λέει, συμπεριλαμβανομένης μιας μελέτης του 2017 που χρησιμοποίησε επίσης ΜΙΚΡΟΣΚΟΠΙΟ. "Καταφέραμε να βελτιώσουμε την ακρίβεια των μετρήσεων κατά 10".
Ο Lim προσθέτει ότι η ακρίβεια της νέας μελέτης προσδίδει εμπιστοσύνη στην προηγούμενη εργασία σχετικά με διάφορες πτυχές της αρχής. "Γνωρίζουμε τώρα ότι τα αποτελέσματα που έχουμε λάβει από άλλα πειράματα είναι ισχυρά."
Μια τέτοια εργασία θα μπορούσε να βοηθήσει τους φυσικούς να καλύψουν τις τρύπες στη θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, η οποία πολλοί φυσικοί πιστεύουν ότι είναι ελλιπής, λέει ο Λιμ. Είναι δύσκολο να συμφιλιωθεί η γενική σχετικότητα με την κβαντομηχανική, για παράδειγμα.
Ο Rodrigues προσθέτει ότι οι επιστήμονες δεν κατανοούν πλήρως πώς να τετραγωνίσουν τη γενική σχετικότητα με φαινόμενα όπως οι μαύρες τρύπες, όπου οι βαρυτικές δυνάμεις είναι τόσο ισχυρές που εμποδίζουν το φως να διαφύγει.
Πειράματα όπως το MICROSCOPE θα μπορούσαν να βοηθήσουν τους επιστήμονες να αναπτύξουν νέες θεωρίες για να λύσουν αυτά τα διλήμματα, λέει ο Lim.
