Луна подтвердила верность теории относительности

Ученые провели точнейшие на данный момент опыты по проверке одной из основ теории относительности — идеи Лоренц-инвариантности. Этот принцип заключается в независимости результатов экспериментов от ориентации и скорости движения лабораторной системы отсчета. Два исследования на эту тему опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Лоренц-инвариантность (также называемая Лоренц-ковариантностью) — это математическое свойство описывающих физические процессы уравнений, согласно которому они сохраняют свой вид при преобразованиях Лоренца. Преобразования Лоренца — это линейные преобразования псевдоевклидова пространства, которые часто применяются в специальной относительности. Фактические преобразования Лоренца позволяют вычислить новые координаты точки в четырехмерном пространстве-времени при переходе из одной инерциальной системы отсчета в другую.

Лоренц-инвариантность — это основа теории относительности и Стандартной модели, однако некоторые новые теоретические идеи, в частности некоторые модели квантовой гравитации, предполагают нарушение этого принципа. Для проверки ученые используют подход, учитывающий эту симметрию для всех частиц и полей. Если из эксперимента следуют нулевые коэффициенты, то симметрия сохраняется.

В первой работе ученые использовали данные сверхпроводниковых гравиметров — приборов, определяющих локальное гравитационное ускорение. У этого подвида устройств измерение проводится над левитирующей в магнитном поле сверхпроводящей сферой. Использовались данные за несколько лет, из которых следуют нулевые коэффициенты, причем точность определения некоторых в десять раз выше, чем у предыдущих ограничений.

Во второй работе проверка делалась на основе данных лазерной локации Луны, то есть измерения времени движения лазерного луча от Земли до отражателя на поверхности Луны и назад. Взяв результаты продолжающихся уже больше 48 лет экспериментов, авторы также не нашли значимых отклонений значений коэффициентов от нуля. Для некоторых удалось повысить точность в сотни раз по сравнению с предыдущими работами.