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.
Источник: dailytechinfo
|
