Принцип эквивалентности сработал даже с атомами

Знаменитый гравитационный эксперимент Галилея работает даже при использовании отдельных атомов — они падают с одинаковым ускорением, что подтверждает концепцию, называемую принципом эквивалентности.
Принцип эквивалентности сработал даже с атомами

Alex Vasey / Unsplash

Не исключено, что когда-нибудь принцип эквивалентности будет оспорен, и это станет началом новой физики

Согласно легенде, Галилей сбрасывал различные предметы с Пизанской башни, желая доказать, что при разной массе они падают с одинаковым ускорением. Современные исследователи воспроизвели этот эксперимент, сбрасывая атомы.

Новое исследование описывает самый точный на данный момент эксперимент. Падение атомов показало, что гравитационный эксперимент Галилея все еще верен. Два разных типа атомов падали с одинаковым ускорением, а погрешность измерений составляла одну часть на триллион, или 0,0000000001%. То есть по сравнению с предыдущими исследованиями, новое в тысячу раз точнее. «Это шаг вперед», — говорит физик Гульельмо Тино из Университета Флоренции, который не принимал участие в новом исследовании.

Экспериментаторы сравнили атомы рубидия двух разных изотопов, содержащих разное количество нейтронов в своих ядрах. Облака этих атомов падали в 8,6-метровой трубе, из которой был откачен воздух. Исследователи обнаружили, что обе разновидности атомов ускорялись практически с одинаковой скоростью.

Это в очередной раз подтверждает гравитационный эксперимент Галилея и принцип эквивалентности — основу общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Принцип гласит, что инерционная масса объекта, которая определяет, как он ускоряется при приложении силы, эквивалентна его гравитационной массе, которая определяет, насколько мощное гравитационное воздействие он испытывает. Итог: ускорение объекта под действием силы тяжести не зависит от его массы или состава.

Многие ученые считают, что принцип эквивалентности рано или поздно нарушится. «У нас есть разумные ожидания, что наши текущие теории... не конец истории», — говорит физик Магдалена Зих из Университета Квинсленда в Брисбене (Австралия). Квантовая механика не совсем сочетается с общей теорией относительности. Именно это заставляет ученых заниматься поисками теории квантовой гравитации. Многие ученые подозревают, что новая теория нарушит принцип эквивалентности, но отличие будет слишком малым, чтобы его можно было обнаружить с помощью современных тестов, а тем более, сбрасывая предметы с Пизанской башни. Так что еще есть шанс доказать неправоту Галилея.