2275
Фізики вперше перевірили слабкий принцип еквівалентності Ейнштейна за допомогою хмар атомів, які тривалий час перебували у вільному падінні на борту орбітальної станції. Експеримент на китайській станції Tiangong порівняв прискорення двох ізотопів рубідію й не виявив різниці в межах приблизно п’яти частин на сто мільйонів.
Слабкий принцип еквівалентності лежить в основі загальної теорії відносності. Він стверджує, що гравітація повинна однаково прискорювати всі тіла незалежно від їхнього складу та внутрішньої будови.
Цей принцип поєднує дві величини, які на перший погляд описують різні властивості. Гравітаційна маса визначає, наскільки сильно тіло взаємодіє з гравітацією, а інертна — наскільки воно опирається прискоренню. Якщо вони строго пропорційні, усі тіла у вакуумі падають однаково.
За понад сто років цей принцип перевіряли безліч разів. Наземні класичні експерименти досягли надзвичайної точності, а космічні місії з макроскопічними тестовими масами просунули межі ще далі.
Окремий інтерес становлять квантові об’єкти. Деякі теорії, які намагаються об’єднати гравітацію з квантовою механікою, допускають дуже слабкі порушення принципу еквівалентності. Тому атомні інтерферометри стали одним зі способів шукати такі відхилення.
Команда під керівництвом Мін-Шена Чжана охолодила два ізотопи рубідію майже до абсолютного нуля. Усередині спеціальної інтерферометричної камери атомні хмари перебували в режимі безперервного вільного падіння.
Лазерні імпульси розділяли хвильовий стан кожної хмари на дві траєкторії, після чого знову зводили їх разом. За фазою інтерференції можна дуже точно визначати прискорення атомів.
Орбіта станції створює ключову перевагу: і сама станція, і все всередині неї постійно падають навколо Землі. На Землі тривалість вільного падіння атомів обмежена висотою лабораторної установки, а на орбіті експеримент можна проводити значно довше.
Дані збирали протягом 280 днів. Два ізотопи рубідію прискорювалися однаково в межах приблизно п’яти частин на сто мільйонів. Це приблизно на три порядки точніше за попередні атомні перевірки, виконані в умовах мікрогравітації.
Експеримент не є найточнішою перевіркою принципу еквівалентності взагалі, але він демонструє можливості квантових сенсорів на орбіті. Наступні місії з довшими часами падіння, тихішими платформами та чутливішими інструментами зможуть ще сильніше звузити діапазон, у якому можуть приховуватися ефекти нової фізики.
https://phys.org/news/2026-09-physicists-weak-equivalence-principle-orbiting.html
