Ottobre 2, 2022

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La teoria della relatività mentale di Einstein ha superato un altro enorme test

Che cosa sta succedendo

Gli scienziati hanno inviato un satellite nello spazio per testare meticolosamente il principio di equivalenza debole di Einstein.

Perchè importa

Il principio di equivalenza debole è parte integrante della relatività generale, quindi questi risultati dei test forniscono ulteriore supporto per la teoria fondamentale del nostro universo.

Nel 1916, Albert Einstein osò affermare che Isaac Newton aveva torto sulla gravità. No, disse, non è una forza misteriosa che emana dalla Terra.

Invece, Einstein immaginava che lo spazio e il tempo fossero attorcigliati in una rete multidimensionale, e i legamenti di questa rete fossero come sezioni di carta da scartare. Flessibile, modellabile. Si credeva che solo perché esistiamo all’interno di questo tipo di rete immateriale, i nostri semplici corpi umani sperimentano aspetto falso Tienici saldamente a terra. La chiamiamo gravità.

(Se ti fa male il cervello, non ti preoccupare, ecco un articolo dedicato a distruggere questo concetto.)

E mentre il geniale matematico si riferiva a questa idea sconcertante come alla sua teoria della relatività generale, un titolo che è rimasto bloccato, i colleghi l’hanno definita “completamente impraticabile e ridicola”, un titolo che non lo era. Contro ogni previsione, l’idea paralizzante di Einstein non ha ancora vacillato. I suoi edifici rimangono vere sia su scala più piccola che inspiegabilmente grande. Gli esperti hanno cercato di fare dei buchi ripetutamenteE il ripetutamente E il ripetutamentema prevale sempre la relatività generale.

E mercoledì, grazie a un ambizioso esperimento satellitare, gli scienziati hanno annunciato, ancora una volta, che la relatività generale si è rivelata un fatto fondamentale del nostro universo. Il team ha eseguito quello che ha definito il “test più accurato” di uno degli aspetti chiave della relatività generale, chiamato principio di equivalenza debole, con un compito chiamato microscopio.

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“Ho lavorato su questo argomento per più di 20 anni e mi sono reso conto di avere l’opportunità di essere il project manager dello strumento scientifico e il co-investigatore per questa missione”, ha affermato Manuel Rodriguez, uno scienziato del laboratorio spaziale francese. ONERA e autore di un nuovo studio, Pubblicato in lettere di revisione fisica.

“È molto raro che un risultato così straordinario sia lasciato nella storia della fisica”.

Una rappresentazione di come la relatività di Einstein immaginava l’universo.

Zoe Liao/CNET

Qual è il principio di equivalenza debole?

Il Principio di equivalenza debole È strano.

Dice praticamente che tutti gli oggetti in un campo gravitazionale dovrebbero cadere allo stesso modo quando nessun’altra forza li colpisce – sto parlando di interferenze esterne come il vento, qualcuno che prende a calci un oggetto, un altro oggetto che lo colpisce, ti fai un’idea.

E sì, quando dico tutte le cose, intendo tutte le cose. piuma; pianoforte; Pallacanestro; me e te; Qualsiasi cosa tu possa immaginare, in realtà, secondo questo principio, dovrebbe cadere esattamente allo stesso modo.

Il progetto del microscopio ha inviato un satellite in orbita terrestre contenente due oggetti: un lingotto di platino e un lingotto di titanio. “La scelta si è basata su considerazioni tecniche”, ad esempio se i materiali fossero facili e fattibili da realizzare in laboratorio, ha affermato Rodrigues.

Ma soprattutto per comprendere il principio di equivalenza debole, o WEP, questa lega è esplosa nell’orbita terrestre perché il materiale è presente nel campo gravitazionale del nostro pianeta senza altre forze che lo influenzano. Perfetto per test di standard. Una volta che il satellite ha raggiunto lo spazio, i ricercatori hanno iniziato a testare, per annisia che si tratti di punte di platino immerse che di punte di titanio Nello stesso modo mentre erano in orbita attorno alla terra.

Lo hanno fatto – in misura molto precisa.

“La parte più emozionante durante il progetto è stato lo sviluppo di uno strumento e di un compito che nessuno aveva mai svolto prima con questo livello di precisione: un nuovo mondo da esplorare”, ha affermato Rodriguez. “Come pionieri di questo nuovo mondo, ci aspettavamo in ogni momento di incontrare fenomeni che non avevamo mai visto prima perché siamo stati i primi ad entrare”.

Corpo cilindrico in bronzo contenente strumenti scientifici con fondo appuntito

Capsula utilizzata durante una missione al microscopio.

ZARM / Selig – ONERA 2013

Se sei interessato agli aspetti tecnici, i risultati dell’esperimento hanno mostrato che l’accelerazione di caduta di una lega differisce dall’altra di non più di 1 parte su 10 ^ 15. I ricercatori affermano che una differenza oltre questa quantità significa una violazione del WEP dalla nostra attuale comprensione della teoria di Einstein.

Per il futuro, il team sta lavorando a una missione di follow-up chiamata Microscope 2, che secondo Rodrigues testerà il principio di equivalenza debole 100 volte meglio.

Tuttavia, questo potrebbe essere buono come lo sarà per almeno un decennio circa, affermano i ricercatori.

Ottimo, cosa significa per me?

In un certo senso, la rigidità della relatività generale è in qualche modo un problema. Questo perché, sebbene sia un progetto di base per comprendere il nostro universo, non lo è Solo Schema.

Abbiamo anche costrutti come il Modello Standard della fisica delle particelle, che spiega come funzionano cose come atomi e bosoni, e la meccanica quantistica, che spiega cose come l’elettromagnetismo e l’incertezza dell’esistenza.

Ma questo è l’avvertimento.

Entrambi i concetti sembrano indissolubili come la relatività generale, ma sono incompatibili con essa. Quindi… ci deve essere qualcosa che non va. E questa cosa ci impedisce di creare una storia unificata dell’universo fisico. Il Modulo standardPer esempio, Famoso non può spiegare la gravitàe relatività generale Non guardare davvero ai fenomeni quantistici. È una grande battaglia per essere la teoria definitiva.

Quattro scienziati, vestiti con abiti verdi e retine per capelli, stanno accanto a un dispositivo delle dimensioni di un forno avvolto in una lamina d'oro.

Squadra di microscopio in piedi con attrezzatura satellitare, a destra.

ONERA / Rodriguez 2016

“Alcune teorie prevedono un accoppiamento tra gravità e alcuni parametri elettromagnetici”, ha fornito Rodriguez come esempio. “Questo accoppiamento non esiste nella teoria di Einstein, motivo per cui esiste WEP.”

Ci troviamo a un bivio.

Ma il lato positivo è che la stragrande maggioranza degli studiosi Considera tutte queste teorie incompleto. Quindi, se riusciamo in qualche modo a trovare un modo fine Loro – individuano un nuovo accoppiamento, per esempio, dice Rodrigues, o selezionano una nuova particella da aggiungere al Modello Standard – che potrebbe portarci ai pezzi mancanti del puzzle del nostro universo.

“Dovrebbe essere una rivoluzione nella fisica”, ha detto Rodriguez a proposito della violazione del WEP. “Significherebbe che abbiamo trovato una nuova forza, o forse una nuova particella come il gravitone: è il trofeo nel mondo della fisica”.