Теория Эйнштейна снова подтверждена: измерено искривление пространства-времени

Китайские ученые опубликовали результаты измерений, которые стали практическим наиболее точным подтверждением общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Согласно исследованию, опубликованному в журнале Натуре, специалисты Уханьского института физики и математики смогли зафиксировать то, как масса Земли «искривляет» пространство-время, с рекордной точностью. Это достижение стало важным шагом для современной физики и поможет ограничить альтернативные теории. Об этом сообщает Иксбт.ком сообщает Иксбт.ком.

По данным Иксбт.ком, погрешность в измерениях составила всего 0,2 процента. Для сравнения, во всех предыдущих попытках неопределенность достигала 10 процентов. Речь идет об «эффекте увлечения инерциальных систем отсчета» или «эффекте Лензе — Тирринга», названном в честь физиков, смоделировавших его в 1918 году. Согласно этому явлению, чем массивнее объект и чем быстрее он вращается, тем сильнее он искажает окружающее пространство.

Измерения с помощью уникального спутника

Ученые использовали аппарат ЛАРЭС-2 (Ласер Релативитй Сателлите 2), разработанный Итальянским космическим агентством, чтобы зафиксировать столь слабые гравитационные отклонения на малых небесных телах, таких как Земля. Это устройство диаметром около 40 сантиметров и весом 295 килограммов представляет собой сплошной шар из никель-хромового сплава. На его борту нет никаких двигателей, солнечных батарей или бортовой электроники.

Вся поверхность аппарата покрыта 303 уголковыми отражателями, а его тяжелая и плотная структура сводит к минимуму влияние любых неметеорологических сил на средней орбите. С июля 2022 года по июнь 2025 года наземные станции облучали спутник лазерами и фиксировали отраженные световые сигналы. В результате ученые собрали базу данных, состоящую из 200 000 наблюдений с точностью до 1 миллиметра.

Очистка данных и фундаментальные результаты

Из-за неровности земного притяжения планета немного сплюснута у полюсов, что создает ньютоновские силы и маскирует сигнал относительности. Чтобы отфильтровать эту классическую гравитацию, исследователи объединили данные ЛАРЭС-2 с показателями аппарата ЛАГЭОС, запущенного NASA в 1976 году. Плоскости орбит обоих спутников различались под углом 180,01°, что обеспечило взаимное математическое уничтожение ненужных сил.

Дополнительной помехой стали приливы океана и суши К1 под воздействием Луны и Солнца. Эта проблема была решена с помощью времени: влияние приливов взаимно компенсируется в цикле прецессии продолжительностью 1050 дней. Все помехи были очищены с помощью программного обеспечения ГЭОДЙН Центра космических полетов имени Годдарда NASA.

После процесса очистки физики зафиксировали, что в результате вращения Земли вокруг своей оси орбита спутников смещается на 61,3 миллисекунды дуги в год. Полученное значение идеально совпало с предсказаниями теории Эйнштейна. Авторы подчеркивают, что этот результат не только подтверждает общую теорию относительности, но и строго ограничивает альтернативные модели, такие как гравитация Черна — Саймонса, пытающиеся объединить ее с квантовой механикой.