Einstein Are Dreptate Despre Relativitatea Generală - Din Nou

{h1}

Folosind orbite planetare, fizicienii au confirmat cu o uimitoare precizie teoria lui einstein a relativității generale.

Teoria relativității generale a lui Albert Einstein s-a dovedit din nou corectă - și de această dată, fizicienii au stabilit cât de precis este: Orice abateri de la teoria sa despre relativitatea generală sunt atât de mici încât ar schimba calculele cu doar o parte din 10.000 la una. parte în 100.000.

Timp în timp, experimentele au dovedit că teoria lui Einstein a relativității generale, care descrie modul în care se comportă gravitația, în special atunci când este vorba de viteze mari și mase mari. În noul studiu, fizicienii au analizat informații despre orbitele planetare pentru a căuta anomalii minuscule care nu ar putea fi explicate nici de teoria gravitației lui Isaac Newton - în care gravitația este o forță între obiecte care depinde de masele lor - sau de generalul lui Einstein teoria relativității, care spune că gravitația este o deformare a spațiului-timp în sine.

Iar teoria lui Einstein susține, încă o dată. [8 moduri în care poți vedea teoria lui Einstein a relativității în viața reală]

Gravitatea crește?

În noul test, o echipă internațională de oameni de știință condusă de Aurelien Hees, matematician la Universitatea Rhodes din Africa de Sud, a căutat încălcări ale așa-numitei simetrii Lorentz sau invarianță Lorentz, o parte cheie a teoriilor speciale și generale ale relativității.. Acest principiu spune că legile fizice arată la fel indiferent de viteza sau orientarea dvs. De exemplu, un om de știință dintr-o rachetă care se mișcă în linie dreaptă la o viteză constantă ar vedea că experimentele ei dau aceleași rezultate ca și în cazul în care ar fi într-o cameră de pe Pământ - fără să privească afară, nu ar exista nicio cale de a spune că ea zbura prin atmosferă într-o rachetă. (Se poate experimenta acest lucru într-un avion: absența turbulenței sau a vibrațiilor de la motoare, nu puteți spune dacă avionul - sau dvs. - se deplasează sau nu fără o fereastră).

O consecință a simetriei Lorentz este că gravitația nu are o direcție preferată. Gravitatea Pământului atrage asupra voastră în același mod, fie că lansați o rachetă din Rusia sau Statele Unite, de la Polul Nord sau la Polul Sud. Aceasta nu se referă la diferențe din cauza formei Pământului, doar la felul în care se comportă gravitația - întotdeauna se îndreaptă spre centrul de masă. [6 Fapte ciudate despre gravitate]

Orbitele planetare pot fi folosite pentru a testa eventualele încălcări ale simetriei respective. Momentan, orbitele sunt calculate folosind legile lui Newton cu o corecție pentru relativitatea generală. Dacă simetria Lorentz este încălcată, atunci orbitele vor fi diferite - căile lor vor fi oprite cu o cantitate măsurabilă.

Aceleasi orbite au fost folosite pentru a arata ca relativitatea generala este corecta. În 1859, astronomii au observat că orbita lui Mercur își schimba orientarea în timp - un proces numit precesie. Toate planetele merg în jurul soarelui în elipse, mai degrabă decât în ​​cercuri perfecte, iar axa lungă a elipsei se întoarce încet, pe măsură ce planetele se trag unul pe celălalt. Dar orbita lui Mercur se mișca mai repede decât au prevăzut ecuațiile lui Newton, chiar și atunci când unul a dat seama de o ușoară tragere din toate celelalte planete. Diferența era mică - doar o sutime de grad în fiecare secol - dar era acolo.

La vremea respectivă, unii oameni de știință au prezis că o altă planetă (numită Vulcan) trebuie să locuiască pe orbita lui Mercur. Nimeni nu la găsit pe Vulcan, așa că era clar că ceva nu era în regulă. În 1915, Einstein a rezolvat această problemă, fără a fi nevoie de planeta ipotetică. Relativitatea generală a putut să dea seama de această mică diferență față de legile lui Newton.

Forma orbitelor planetare

Pentru a căuta o încălcare a simetriei Lorentz, echipa lui Hees a perus date și analize din ani de observații ale distanțelor dintre planete și lună, măsurate de sonde spațiale, observatoare bazate pe sol și experimente cu laser, aceasta din urmă de la Intégrateur Numérique Planétaire de l’Observatoire de Paris (INPOP). Un interes deosebit a fost modul în care orbita eliptică a fiecărei planete se schimbă în timp.

Orbitele din jurul soarelui (sau călătoria lunii în jurul Pământului) sunt înclinate un pic în raport cu orbita Pământului. Punctul în care planeta traversează orbita Pământului de la sud la nord se numește nod ascendent. Hees și echipa sa au privit unghiul dintre punctul în care planeta face cea mai apropiată apropiere de soare și nodul ascendent. Acest unghi se schimbă cu cantități mici, pe măsură ce fiecare planetă este atrasă de gravitatea altor planete.

Acesta este același tip de observație care a relevat discrepanța pe orbita lui Mercur din secolul al XIX-lea și multe grupuri de oameni de știință au căutat să detecteze efectele și mai minuscule ale relativității generale asupra altor planete, precum Venus, Marte, Jupiter, Saturn și chiar Pământ. Acum, oamenii de știință pot da socoteală relativității generale și pot adăuga ușoare corecții la legile mișcării lui Newton. [10 fapte ciudate despre mercur]

Echipa Hees a folosit toate aceste date pentru a descoperi cât de precisă este teoria lui Einstein și pentru a stabili unde să caute eventualele încălcări. Dacă ar exista vreo încălcare a simetriei Lorentz, atunci formele elipselor care descriu orbitele planetelor, numite excentricități, ar trebui să se schimbe. În plus, înclinațiile orbitale - „înclinarea” în raport cu orbita Pământului - ar trebui să se schimbe în moduri care nu sunt contabilizate de teoria lui Newton cu corecții pentru relativitatea generală.

Pentru a cuantifica diferența dintre predicțiile actuale ale relativității generale și observațiile reale, fizicienii folosesc numere numite coeficienți de extensie model standard, sau IMM-uri, care ar trebui să fie zero dacă relativitatea și legile lui Newton ar trebui să reprezinte toate mișcările fiecărei planete.

IMM-urile nu erau neapărat zero, deși erau într-adevăr mici, cu valori cuprinse între 10 ^ -9 (unul din un miliard) până la 10 ^ -12 (un trilion), ceea ce înseamnă că sunt de acord cu legile Einstein până la cel puțin una o parte în 10.000 la o parte în 100.000. Lucrul important, a menționat Hees, este faptul că intervalul vă spune care sunt limitele oricărei noi teorii fizice.

"Nu stim cu adevarat unde poate aparea o anumita abatere", a spus Hees pentru WordsSideKick.com. „Cu toate acestea, trebuie să fie mai mic decât limitele actuale.”

Noua fizică

Acest lucru poate părea multă muncă pentru a testa o teorie care s-a dovedit corectă din nou și din nou. Cu toate acestea, astfel de teste sunt importante pentru a găsi noi teorii dincolo de relativitatea generală, pe care oamenii de știință sunt destul de siguri că există.

„Au reunit zeci de ani de date ale mișcărilor planetare pentru a căuta abateri de la invarianța Lorentz, o piatră de temelie a [relativității speciale și generale] și a modelului standard al fizicii particulelor”, a declarat Paul M. Sutter, astrofizician la Universitatea de Stat din Ohio care nu a fost implicat în noul studiu. "Dacă cineva găsește dovezi pentru această [încălcare], este imediat Nobel."

Cercetarea a apărut în numărul din 29 septembrie al revistei Physical Review D.

Urmați WordsSideKick.com @wordssidekick, Facebook și Google+. Publicat inițial pe WordsSideKick.com.





RO.WordsSideKick.com
Toate Drepturile Rezervate!
Reproducerea Oricăror Materiale Permise Prostanovkoy Doar Link-Ul Activ La Site-Ul RO.WordsSideKick.com

© 2005–2020 RO.WordsSideKick.com