Einstein'ın görelilik teorisi ve kuantum fizikçileri

Einstein'ın görelilik teorisi, kuantum fizikçilerinin şüphelerine rağmen yeniden doğrulandı

    Temel fiziğin en temel varsayımlarından biri, kütlenin farklı özelliklerinin ( ağırlık, atalet ve yerçekimi ) birbirleriyle ilişkili olarak her zaman aynı kalmasıdır. Bu eşdeğerlik olmadan, Einstein'ın görelilik teorisi çelişecek ve mevcut fizik ders kitaplarımızın yeniden yazılması gerekecekti. Bugüne kadarki tüm ölçümler eşdeğerlik ilkesini doğrulasa da, kuantum teorisi bir ihlal olması gerektiğini varsaymaktadır.

    Einstein'ın yerçekimi teorisi ile modern kuantum teorisi arasındaki bu tutarsızlık, eşdeğerlik ilkesinin daha kesin testlerinin özellikle önemli olmasının nedenidir. Bremen Üniversitesi Uygulamalı Uzay Teknolojisi ve Mikrogravite Merkezi'nden ( ZARM ) bir ekip, Leibniz Üniversitesi Hannover'deki Jeodezi Enstitüsü ( IfE ) ile işbirliği içinde, pasif yerçekimi kütlesinin ve aktif yerçekimi kütlesinin, ilgili kütlelerin özel bileşiminden bağımsız olarak, her zaman eşdeğer olduğunu 100 kat daha fazla doğrulukla kanıtlamayı başardı.

    Araştırma, Mükemmellik Kümesi "QuantumFrontiers" çerçevesinde gerçekleştirildi. Bugün, ekip bulgularını Physical Review Letters'da öne çıkan bir makale olarak yayınladı.

Fiziksel bağlam

    Atalet kütlesi hızlanmaya karşı dirençlidir. Örneğin, araba çalıştığında koltuğunuza geriye doğru itilmenize neden olur. Pasif yerçekimi kütlesi yerçekimine tepki verir ve Dünya üzerindeki ağırlığımızla sonuçlanır. Aktif yerçekimi kütlesi, bir nesne tarafından uygulanan yerçekimi kuvvetini veya daha doğrusu yerçekimi alanının boyutunu ifade eder.

    Bu özelliklerin eşdeğerliği genel görelilik için temeldir. Bu nedenle, hem eylemsiz hem de pasif yerçekimi kütlesinin eşdeğerliği ve pasif ve aktif yerçekimi kütlesinin eşdeğerliği artan hassasiyetle test edilmektedir.

Çalışma ne hakkındaydı?

    Pasif ve aktif yerçekimi kütlesinin eşit olmadığını varsayarsak - oranlarının malzemeye bağlı olduğunu - o zaman farklı bir kütle merkezine sahip farklı malzemelerden yapılmış nesneler kendilerini hızlandırır. Ay, alüminyum bir kabuk ve bir demir çekirdekten oluştuğundan, kütle merkezleri birbirine karşı dengelendiğinden, ayın hızlanması gerekir. Hızdaki bu varsayımsal değişim, "Ay Lazer Aralığı" ile yüksek hassasiyetle ölçülebilir.

    Bu, Dünya'dan gelen lazerleri, Apollo misyonları ve Sovyet Luna programı tarafından oraya yerleştirilen Ay'daki reflektörlere işaret etmeyi içerir. O zamandan beri, lazer ışınlarının gidiş - dönüş seyahat süreleri kaydedilir. Araştırma ekibi, 50'ten 1970'ye kadar 2022 yıllık bir süre boyunca toplanan "Ay Lazer Aralığı" verilerini analiz etti ve bu tür kütle farkı etkilerini araştırdı.

    Hiçbir etki bulunamadığından, pasif ve aktif yerçekimi kütlelerinin yaklaşık 14 ondalık basamağa eşit olduğu anlamına gelir. Bu tahmin, 1986 yılına dayanan önceki en iyi çalışmadan yüz kat daha doğrudur.

    LUH'un Jeodezi Enstitüsü - dünya çapında Ay'a lazer mesafe ölçümlerini analiz eden sadece dört merkezden biri - özellikle genel göreliliği test etmek için verileri değerlendirmede benzersiz bir uzmanlığa sahiptir. Bu çalışmada, enstitü, hata analizi ve sonuçların yorumlanması da dahil olmak üzere Ay Lazer Aralığı ölçümlerini analiz etti.