Китайские учёные провели на космической станции «Тяньгун» эксперимент, воспроизводящий классический опыт Галилео Галилея, но вместо металлических шаров использовали атомы. Как сообщает Science News со ссылкой на исследование в журнале Science Advances, результаты подтвердили ключевой принцип общей теории относительности Альберта Эйнштейна.
В легендарном эксперименте XVI века Галилей доказал, что тела разной массы падают с одинаковым ускорением. На орбите исследователи повторили эту проверку с двумя облаками холодных атомов рубидия, которые отличались массой из-за разного количества нейтронов в ядрах. Измерения показали, что ускорение обоих облаков совпало с точностью до 0,05 тысячных процента.
Этот результат подтверждает принцип эквивалентности: гравитационная и инерционная массы всегда одинаковы. Если это так, эффект массы компенсируется в физических уравнениях, и все объекты — независимо от массы или состава — падают в вакууме с одинаковым ускорением. Именно эта идея лежит в основе общей теории относительности, где гравитация описывается как искривление пространства-времени.
На Земле подобные эксперименты ограничены коротким расстоянием падения, тогда как на орбите свободное падение может длиться значительно дольше. Атомы, в отличие от больших тел, подчиняются законам квантовой физики, поэтому проверка их поведения в вакууме имеет особое значение для фундаментальных физических теорий.
«Слабый принцип эквивалентности утверждает, что все тела в одинаковом гравитационном поле падают с одинаковым ускорением, независимо от их массы и состава», — говорится в публикации Science News.
Ранее подобные проверки проводили на Земле, но эксперимент на «Тяньгун» позволил достичь большей точности благодаря длительному свободному падению на орбите.