Валентин Урбан: aby se napít, známky a extáze Голосов: 1 Адрес блога: http://dubva1.livejournal.com/ Добавлен: 2008-08-04 10:21:30 блограйдером pinker

Пушинка против ядра

2011-11-04 22:29:04 (читать в оригинале)

Один из самых узнаваемых тестов в истории физики – опыт Галилея, сбросившего с Пизанской башни ядра различного веса и показавшего, что земли они добиваются сразу, вне зависимости от массы. Но так ли уж прав был известный ученый?





В 1971 г. Находившийся на Луне космонавт Дейв Скотт (Dave Scott) растянул руки на уровне плеч, держа в одной молоток, а в другой – перо. Затаив дыхание, мир следил за происходящим на телеэкранах. Это было странноватое зрелище: перо не просто свалилось, оно упало вниз (запись можно скачать в виде ролика в формате MOV). В отсутствие атмосферы оба предмета задели поверхности Луны строго сразу: «А все-же, мистер Галилей был прав», - подытожил космонавт. Ускорение, которое присваивает гравитация, не находится в зависимости от массы либо материала, из которого сделан предмет. В эйнштейновской теории гравитации это именуется принципом эквивалентности: взаимозаменяемость гравитационного поля либо ускорения, т.е. неинерциальности системы отсчета.


Вобщем, погрешность опыта Галилея составила около 1%, оставляя полностью довольно колебаний для скептиков. Наибольшая точность, достижимая при помощи современных инструментов – к примеру, измерение скорости воззвания Луны при помощи лазерного зондирования, добивается триллионных толикой. Да и это не успокаивает колебаний: что, если открытый Галилеем принцип «не работает» на еще больше микроскопичном уровне? «Остается еще крошечная возможность, которую стоит изучить, - утверждает астролог Клиффорд Уилл (Clifford Will). – Обнаружение микроскопичных отклонений во воздействии гравитации на разные по хим составу объекты будет иметь серьезнейшие последствия». По правде, это было бы первым суровым экспериментальным подтверждением в пользу струнной теории.


В рамках струнной теории простые частички, из которых построена материя, представляются как вибрации нескончаемо тонких, одномерных струн. Она разъясняет многие загадки базовой физики, да и сама остается достаточно противоречивой. Есть несколько соперничающих вместе вариантов теории. А главное – размеры суперструн таковы, что следить их еще долгие и длительные годы навряд ли будет вероятным. Некие варианты струнной теории на теоретическом уровне демонстрируют существование очень слабеньких сил, влияющих на гравитационные взаимодействия объекта зависимо от его состава. Так что обнаружение отклонений от открытого Галилеем принципа хотя и не подтвердит теорию совсем и окончательно, но даст ей суровую поддержку.


Но наблюдение таких отклонений (если они есть) – очень сложная задачка. Гравитация и сама по для себя достаточно слабенькая сила, приблизительно в 1036 раз слабее электрического взаимодействия. А отличия, по расчетам теоретиков-«суперструнников», слабее еще на 1013 порядков. Вприбавок, они должны зависеть от материала – подобно тому, как электрические характеристики появляются железом, но не пластмассой. Например, согласно неким версиям теории суперструн, новые силы появляются во содействии с электрической энергией вещества. Например, положительно заряженный протон и электрически нейтральный нейтрон исходя из убеждений принятой теории гравитации рассматриваются как эквивалентные, так как имеют фактически равные массы. Но по ряду догадок, гравитационные характеристики, которые они проявляют, будут немного различны.


До сего времени не существует ни одного экспериментального подтверждения этих догадок, и вот не так давно сходу несколько групп ученых предложили провести галлактические миссии, способные провести измерения с ранее труднодоступной точностью. «Фактически, все, что требуется, – это измерить крошечные различия в ускорениях тел из различных веществ, - гласит Клиффорд Уилл. – На Земле время падения ограничено, но объект на околоземной орбите падает практически повсевременно, и мелкие различия с течением времени усиливаются так, что могут стать заметными».


Миссия STEP (Satellite Test of the Equivalence Principle) разрабатывается в Стэнфордском институте. Точность его добивается одной миллионной от триллиона (10-18), в 100 000 раз чувствительней современных аналогов. Для измерений употребляется не два, а сходу четыре объекта из бериллия и ниобия – это позволяет понизить воздействие разных ошибок и некорректностей. Все объекты помещаются в заполненный водянистым гелием сосуд Дьюара, который защитит их от температурных колебаний, а резервуар окружен щитом из сверхпроводника, ограждающего его от наружных электрических полей. Движки малой тяги должны скомпенсировать эффект от торможения суптника остатками атмосферы. В таких критериях все тестируемые эталоны должны сохранить при свободном падении обоюдное размещение. Но если новый компонент гравитационных сил и взаправду существует, они малость сместятся друг относительно друга.


Еще одна миссия MICROSCOPE (Micro-Satellite à traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence) разрабатывается французскими астрологами и планируется к запуску в 2010 г. MICROSCOPE употребляет два тестовых объекта, и расчетная точность его должна составить 1 миллионную от млрд (10-15).


3-ий опыт готовят итальянцы. Спутник Galileo Galilei действует примерно так же, как и другие, но он будет к тому же крутиться вокруг своей оси с периодичностью 2 оборота за секунду. Таким макаром ученые распределяют маленькие возмущения от наружных сил примерно умеренно во всех направлениях, стараясь, чтоб их воздействия взаимно уничтожились. В конечном итоге достигается разрешение в 100 миллионных от млрд (10-17).


Тяжело сказать заблаговременно, сумеет ли один из готовящихся аппаратов найти отличия от гравитационных взаимодействий, которые описываются классическими теориями. Даже и сама струнная теория не дает окончательного осознания того, как сильны должны быть отличия: может быть, они так микроскопически, что и новые спутники окажутся бессильны. Клиффорд Уилл не верует, что они есть в реальности, ведь это значило бы целую революцию в наших представлениях о Вселенной.


По публикации NASA