Araştırmacılar, fizikteki temel bir varsayımı benzeri görülmemiş bir doğrulukla doğruladılar – ağırlık, eylemsizlik ve yerçekimi gibi kütlenin çeşitli özelliklerinin, söz konusu kütlenin özel bileşimi ne olursa olsun her zaman eşdeğer olduğu. Bu, Einstein’ın görelilik kuramı için gerekli olan denklik ilkesini güçlendirir ve klasik fizik ile kuantum fiziği arasındaki kritik bir ayrışma noktasına değinir.
Hannover Leibniz Üniversitesi ve Bremen Üniversitesi’nden araştırma ekipleri başka bir eşdeğerlik ilkesini onaylıyor.
Bilim adamları, kütlenin tüm özelliklerinin eşdeğer olduğunu 100 kat daha büyük bir hassasiyetle doğrulamak için yarım asırlık bir ay lazer menzil verisi kullandılar. Bu bulgu Einstein’ın görelilik kuramının temel taşlarından biri olan denklik ilkesini önemli ölçüde desteklemektedir.
Temel fiziğin en temel varsayımlarından biri, kütlenin farklı özelliklerinin – ağırlık, eylemsizlik ve yerçekimi – birbirlerine göre her zaman aynı kalmasıdır. Bu eşdeğerlik olmasaydı, Einstein’ın görelilik kuramıyla çelişirdi ve mevcut fizik ders kitaplarımızın yeniden yazılması gerekirdi. Bugüne kadarki tüm ölçümler eşdeğerlik ilkesini doğrulasa da, kuantum teorisi bir ihlal olması gerektiğini varsayar. Einstein’ın yerçekimi teorisi ile modern kuantum teorisi arasındaki bu tutarsızlık, eşdeğerlik ilkesinin her zamankinden daha kesin testlerinin özellikle önemli olmasının nedenidir.
Bremen Üniversitesi’ndeki Uygulamalı Uzay Teknolojisi ve Mikro Yerçekimi Merkezi’nden (ZARM) bir ekip, Hannover Leibniz Üniversitesi’ndeki Jeodezi Enstitüsü (IfE) ile işbirliği içinde, şimdi 100 kat daha fazla kanıtlamayı başardı. kesinlik pasif yerçekimi kütlesi ve aktif yerçekimi kütlesi – ilgili kütlelerin özel bileşimi ne olursa olsun her zaman eşdeğerdir. Araştırma, Mükemmeliyet Kümesi “QuantumFrontiers” çerçevesinde gerçekleştirildi. 13 Temmuz’da ekip, bulgularını bilimsel dergide öne çıkan bir makale olarak yayınladı. Fiziksel İnceleme Mektupları.
İkili sistem Dünya-Ay. Kredi: AEOS Medialab, ESA 2002
Fiziksel bağlam
Atalet kütlesi ivmeye direnir. Örneğin, araba çalıştığında koltuğunuza geriye doğru itilmenize neden olur. Pasif yerçekimi kütlesi, yerçekimine tepki verir ve Dünya’daki ağırlığımızla sonuçlanır. Aktif yerçekimi kütlesi, bir nesne tarafından uygulanan yerçekimi kuvvetini veya daha kesin olarak yerçekimi alanının boyutunu ifade eder. Bu özelliklerin eşdeğerliği genel görelilik için esastır. Bu nedenle, hem atalet ve pasif yerçekimi kütlesinin eşdeğerliği hem de pasif ve aktif yerçekimi kütlesinin eşdeğerliği artan bir hassasiyetle test edilmektedir.
Yayının İlk Yazarı, Vishwa Vijay Singh. 1 kredi
Çalışma ne hakkındaydı?
Pasif ve aktif yerçekimi kütlelerinin eşit olmadığını – oranlarının malzemeye bağlı olduğunu – varsayarsak, farklı kütle merkezlerine sahip farklı malzemelerden yapılmış nesneler kendi kendine hızlanır. Ay, kütle merkezleri birbirine göre dengelenmiş bir alüminyum kabuk ve bir demir çekirdekten oluştuğundan, Ay hızlanmalıdır. Hızdaki bu varsayımsal değişiklik, “Ay Lazer Menzili” aracılığıyla yüksek hassasiyetle ölçülebilir. Bu, Dünya’dan lazerlerin Apollo misyonları ve Sovyet Luna programı tarafından Ay’a yerleştirilen reflektörlere doğrultulmasını içerir. O zamandan beri, lazer ışınlarının gidiş-dönüş seyahat süreleri kaydedilmektedir. Araştırma ekibi, 1970’ten 2022’ye kadar 50 yıllık bir süre boyunca toplanan “Ay Lazer Menzili” verilerini analiz etti ve bu tür kütle farkı etkilerini araştırdı. Hiçbir etki bulunmadığına göre, bu, 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.
Eşsiz uzmanlık
LUH’nin Jeodezi Enstitüsü – dünya çapında Ay’a olan lazer mesafe ölçümlerini analiz eden dört merkezden biri – verileri değerlendirmede, özellikle de genel göreliliği test etmede benzersiz bir uzmanlığa sahiptir. Mevcut çalışmada enstitü, hata analizi ve sonuçların yorumlanması da dahil olmak üzere Lunar Laser Range ölçümlerini analiz etti.
Hannover Leibniz Üniversitesi Jeodezi Enstitüsü’nden Vishwa Vijay Singh, Jürgen Müller ve Liliane Biskupek ile Bremen Üniversitesi Uygulamalı Uzay Teknolojisi ve Mikro Yerçekimi Merkezi’nden (ZARM) Eva Hackmann ve Claus Lämmerzahl bulgularını dergide yayınladılar. Fiziksel İnceleme Mektuplarımakalenin “editörlerin önerisi” kategorisinde vurgulandığı yer.
Referans: “Equivalence of Active and Passive Gravitational Mass Tested with Lunar Laser Range Fiziksel İnceleme Mektupları.
DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.021401