Атомные часы помогли подтвердить мысленный эксперимент Эйнштейна
Logo
Cover

Исследователи из Национального института стандартов и технологий (США) подтвердили ключевой принцип, лежащий в основе теории относительности Эйнштейна. Использовав несколько типов атомных часов, они смогли сымитировать его мысленный эксперимент со свободно падающим лифтом. Подробности сообщают Science Daily и Motherboard.

В свое время Альберт Эйнштейн предложил следующий мысленный эксперимент. Если поместить в свободно падающий лифт несколько объектов, то они будут ускоряться так же, как если бы были помещены в равномерное гравитационное поле или вообще не испытывали действия гравитации. При этом, по предположению Эйнштейна, взаимное положение объектов и их свойства друг относительно друга останутся неизменными все время, пока лифт падает.

Исследователи решили проверить эти предсказания. В своем эксперименте они рассматривали Землю в качестве лифта, падающего сквозь гравитационное поле Солнца. Затем ученые сравнили показания самых точных атомных часов за 14 лет, с 1999 по 2014 год. Для работы были выбраны хронометры, расположенные в Европе и США.

Сверка значений часов показала, что в течение полутора десятилетий они оставались синхронными. На результат не повлияло даже небольшое искажение орбиты Земли вокруг Солнца.

Таким образом, был доказан принцип локальной позиционной инвариантности, согласно которому в падающем лифте негравитационные параметры не зависят от времени и места. Например, частоты электромагнитного излучения от атомных часов оставались в разных местах почти одинаковыми. Нарушение составило 0,00000022 плюс минус 0,00000025. Хотя в предсказании Эйнштейна эта цифра равнялась нулю, ее значение достаточно мало, чтобы считать принцип подтвержденным.

Значения, полученные результате эксперимента, в пять раз меньше предыдущего измерения, проведенного в 2007 году. Тогда ученые анализировали семилетний ряд данных. Успех нового исследования связан с появлением более точных атомных часов и улучшением технологии передачи сигналов. Также за прошедшие годы исследователи научились лучше определять положение и скорость Земли в космосе.

Современная физика — это не только подтверждение старых теорий. Порой ученые обнаруживают явления, которые не вписываются в существующие представления. Например, американские исследователи поставили эксперимент, в ходе которого обнаружили так называемый стерильный нейтрино. Если результаты подтвердятся, это поставит под сомнение Стандартную модель Вселенной.