В 1907 году Эйнштейн предположил, что если бы Вы находились в лифте без окон, который опускался на Землю в режиме свободного падения, то Вы находились бы в состоянии невесомости, подобного тому, которое испытывают люди в космосе. Эта идея, известная как принцип эквивалентности (equivalence principle), стала одной из основ общей теории относительности Эйнштейна, которая объясняет, почему небольшой камешек и пианино падают с одной скоростью, несмотря на существенное различие их массы. Помимо этого, теория относительности используется при описании эффектов гравитации как искривлений пространства-времени.

Но, принцип эквивалентности, несмотря на его "возраст", до сих пор не является законом, он является постулатом. Физики в течение прошлого столетия провели немало экспериментов, целью которых было доказательство неверности принципа эквивалентности. В этих опытах использовались различные макроскопические объекты, вращающиеся маятники. В этих же целях использовался и лазерный луч, вернувшийся на Землю, отразившись от зеркала, расположенного на Луне. Но пока, с имеющейся точностью измерительных научных инструментов, все опыты лишь подтверждали правильность теории Эйнштейна.

Для увеличения точности измерений физики обращают свое внимание к объектам с меньшей массой, спускаясь к атомарному масштабу, на тот уровень, где перестают действовать обычные законы физики и вступают в силу законы квантовой физики. В журнале Science от 18 июня описан эксперимент, в ходе которого ученые собираются проверить явление гравитации на квантовом уровне. В ходе этих экспериментов будут использованы атомы двух различных веществ, находящиеся в особом состоянии, которые будут помещены в лифт и сброшены с высоты. Если в ходе этих экспериментов не удастся ни опровергнуть, ни доказать теорию Эйнштейна, то в любо случае, сделанные измерения будут обладать точностью, которой еще никто никогда не достигал.

В качестве испытательного материала было использовано вещество, называемое конденсатом Бозе-Эйнштейна (Bose-Einstein condensate), газом, настолько холодным, что все его атомы можно рассматривать как одно целое. В качестве вещества выступают атомы рубидия, охлажденные с помощью лазера до температуры в миллионные доли градуса выше абсолютного ноля. Обычно установка по получению и поддержанию свойств конденсата Бозе-Эйнштейна занимает целую комнату, но ученым удалось все упаковать в компактный контейнер диаметром 60 сантиметров и длинной 220 сантиметров. Этот контейнер был помещен внутрь ударопрочной капсулы, которая сбрасывалась вниз с башни, выстой 150 метров, построенной специально для этого эксперимента в Центре прикладных космических технологий и микрогравитации (Center for Applied Space Technology and Microgravity) в Бремене, Германия.

Для проверки точности измерительного оборудования, которое регистрирует характеристики электромагнитных волн испускаемых конденсатом Бозе-Эйнштейна под воздействием сил гравитации, ученые выполняли спуск этого необычного лифта 180 раз. Полученные результаты вполне удовлетворяют поставленным целям и в недалеком будущем ученые собираются провести более широкий эксперимент, отправив в падение два контейнера с конденсатом Бозе-Эйнштейна двух различных веществ, рубидия и калия.

Но и эти будущие эксперименты не позволят ученым подтвердить или опровергнуть правильность теории Эйнштейна. Для получения достоверных результатов требуется более длительное время наблюдений и измерений, нежели чем четыре секунды, в течение которых падает импровизированный лифт. В сущности, эти эксперименты являются испытательным полигоном для отработки методик и технологий научных измерений, которые впоследствии будут использоваться для проведения подобных исследований в космосе, непрерывно в течение нескольких лет.





Ключевые слова:
Гравитация, Объект, Эйнштейн, Теория, Относительности, Постулат, Принцип, Эквивалентности, Гравитация, Квантовый, Уровень, Механика, Атом, Конденсат, Бозе-Эйнштейна, Свободное, Падение, Лифт

Первоисточник

Другие новости по теме:

Впервые в истории науки конденсат Бозе-Эйнштейна был получен при комнатной температуре

Ученые впервые "сплели узлы" из сверхохлажденного квантового газа

Квантовый термометр сможет измерить самую низкую температуру во Вселенной

Физики могут оставить себя без работы, отдав экспериментальную часть в руки искусственного интеллекта

Созданы первые связанные на квантовом уровне атомы-близнецы.

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.