Einsteins mentaal buigende relativiteitstheorie doorstond weer een enorme test

1916, Albert Einstein durfde te stellen dat Isaac Newton ongelijk had over zwaartekracht. Nee, zei hij, het is geen mysterieuze kracht die van de aarde komt.

In plaats daarvan stelde Einstein zich voor dat ruimte en tijd in een multidimensionaal netwerk zijn gedraaid, en de banden van dit netwerk zijn als onverpakte stukken papier. Buigbaar, vormbaar. Men geloofde dat alleen omdat we binnen dit soort immaterieel netwerk bestaan, onze eenvoudige menselijke lichamen ervaren nep uiterlijk Houd ons stevig tegen de grond. We noemen dat zwaartekracht.

(Als het je hersenen pijn doet, maak je geen zorgen, hier is een artikel gewijd aan: vernietig dit concept.)

En terwijl de geniale wiskundige naar dit raadselachtige idee verwees als zijn theorie van de algemene relativiteitstheorie, een titel die is blijven hangen, noemden collega’s het ‘volledig onpraktisch en belachelijk’, een titel die dat niet deed. Tegen alle verwachtingen in moet Einsteins geestdodende idee nog wankelen. De gebouwen blijven waar op zowel de kleinere als onverklaarbare grote schaal. Experts hebben geprobeerd er gaten in te maken herhaaldelijkEn de herhaaldelijk En de herhaaldelijkmaar de algemene relativiteitstheorie prevaleert altijd.

En woensdag hebben wetenschappers dankzij een ambitieus satellietexperiment opnieuw aangekondigd dat de algemene relativiteitstheorie een fundamenteel feit van ons universum is gebleken. Het team voerde wat het noemde de “meest nauwkeurige test” uit van een van de belangrijkste aspecten van de algemene relativiteitstheorie, het zwakke equivalentieprincipe genoemd, met een taak die de microscoop werd genoemd.

“Ik heb meer dan 20 jaar aan dit onderwerp gewerkt en ik realiseerde me dat ik de kans kreeg om projectmanager voor wetenschappelijke instrumenten en mede-onderzoeker voor deze missie te zijn”, zegt Manuel Rodriguez, een wetenschapper bij het Franse ruimtelaboratorium. ONERA en auteur van een nieuwe studie, Gepubliceerd in Physical Review Letters.

“Het is zeer zeldzaam dat zo’n opmerkelijk resultaat in de geschiedenis van de natuurkunde wordt achtergelaten.”

Wat is het principe van zwakke equivalentie?

De Zwak equivalentieprincipe Het is vreemd.

Het zegt min of meer dat alle objecten in een zwaartekrachtveld op dezelfde manier moeten vallen als geen enkele andere kracht ze beïnvloedt – ik heb het over externe interferentie zoals wind, iemand die tegen een object schopt, een ander object dat erop raakt, je krijgt een idee.

En ja, als ik alle dingen zeg, bedoel ik alle dingen. veerkracht; piano; Basketbal; jij en ik; Alles wat je je kunt voorstellen, moet volgens dit principe precies op dezelfde manier vallen.

Het microscoopproject stuurde een satelliet in een baan om de aarde met twee objecten: een platinastaaf en een titaniumstaaf. “De keuze was gebaseerd op technische overwegingen”, zoals of de materialen gemakkelijk en haalbaar waren om in het laboratorium te maken, zei Rodrigues.

Maar wat nog belangrijker is om het zwakke equivalentieprincipe, of WEP, te begrijpen, deze legering is in de baan van de aarde geëxplodeerd omdat het materiaal zich in het zwaartekrachtveld van onze planeet bevindt zonder andere krachten die het beïnvloeden. Perfect voor het testen van normen. Toen de satelliet de ruimte bereikte, begonnen de onderzoekers te testen, voor jarenof het nu gaat om gedompelde platina-bits en titanium-bits Op dezelfde manier terwijl ze om de aarde cirkelden.

Dat deden ze – tot op een heel precies niveau.

“Het meest opwindende deel tijdens het project was het ontwikkelen van een tool en een taak die niemand eerder met dit niveau van precisie had gedaan – een nieuwe wereld om te verkennen,” zei Rodriguez. “Als pioniers van deze nieuwe wereld verwachtten we op elk moment fenomenen tegen te komen die we nog nooit eerder hadden gezien, omdat we de eersten waren die binnenkwamen.”

Als je geïnteresseerd bent in de technische aspecten, de resultaten van het experiment toonden aan dat de valversnelling van de ene legering niet meer dan 1 deel op 10 ^ 15 verschilt van de andere.De onderzoekers zeggen dat een verschil boven deze hoeveelheid een overtreding betekent van de WEP door ons huidige begrip van de theorie van Einstein.

Voor de toekomst werkt het team aan een vervolgmissie genaamd Microscope 2, waarvan Rodrigues zegt dat het het zwakke equivalentieprincipe 100 keer beter zal testen.

Dit kan echter net zo goed zijn als het zal zijn voor minstens een decennium of zo, zeggen de onderzoekers.

Mooi, wat betekent dit voor mij?

In zekere zin is de starheid van de algemene relativiteitstheorie enigszins een probleem. Dit komt omdat, hoewel het een basisblauwdruk is om ons universum te begrijpen, het dat niet is Alleen maar Schema.

We hebben ook constructies zoals het standaardmodel van deeltjesfysica, dat uitlegt hoe dingen als atomen en bosonen werken, en kwantummechanica, dat dingen als elektromagnetisme en de onzekerheid van het bestaan ​​verklaart.

Maar dit is de waarschuwing.

Beide concepten lijken even onbreekbaar als de algemene relativiteitstheorie, maar zijn er onverenigbaar mee. Dus… er moet iets mis zijn. En dit weerhoudt ons ervan een verenigd verhaal van het fysieke universum te creëren. De Standaard vormbijvoorbeeld, Beroemd kan zwaartekracht niet verklarenen algemene relativiteitstheorie Kijk niet echt naar kwantumverschijnselen. Het is een enorme strijd om de ultieme theorie te zijn.

“Sommige theorieën voorspellen een koppeling tussen zwaartekracht en sommige elektromagnetische parameters”, gaf Rodriguez als voorbeeld. “Deze koppeling bestaat niet in de theorie van Einstein, daarom bestaat WEP.”

We bevinden ons op een kruispunt.

Maar de positieve kant is dat de overgrote meerderheid van de geleerden Overweeg al deze theorieën incompleet. Dus, als we op de een of andere manier een manier kunnen vinden einde Ze – lokaliseren bijvoorbeeld een nieuwe koppeling, zegt Rodrigues, of selecteren een nieuw deeltje om toe te voegen aan het standaardmodel – wat ons zou kunnen leiden naar de ontbrekende stukjes van de puzzel van ons universum.

“Het zou een revolutie in de natuurkunde moeten zijn”, zei Rodriguez over het breken van de WEP. “Het zou betekenen dat we een nieuwe kracht hebben gevonden, of misschien een nieuw deeltje zoals het graviton – het is de trofee in de natuurkundige wereld.”