Temel fiziksel kavram olan zayıf eşdeğerliğin bugüne kadarki en sıkı testi uzayda gerçekleştirildi ve sonuçlar Einstein'ın görelilik teorisini bir kez daha doğruladı. MICROSCOPE uydu deneyi, her iki test kütlesinin yerçekimine benzer şekilde tepki verip vermediğini belirlemek için hareketlerini karşılaştırdı. Böylece eşdeğerlik ilkesi ilk kez 10-15 kat aralığında doğrulanmış oldu. Fizikçiler bunun aynı zamanda göreliliğin genişletilmesi olasılığını da büyük ölçüde azalttığına inanıyor.
İlk olarak Galileo Galilei tarafından görülmüş, daha sonra Isaac Newton tarafından tanımlanmış ve son olarak Albert Einstein tarafından genel görelilik teorisinin merkezi parçası olarak tanınmıştır. Zayıf eşdeğerlik kavramına göre, kütlesi veya bileşimi ne olursa olsun her şey, başka hiçbir kuvvet mevcut olmadığında yerçekimi nedeniyle aynı ivmeyi yaşar. Sonuç olarak, boşlukta bir tüyün ve kurşun bir topun iniş hızı aynıdır.
Dünya yörüngesinde ve laboratuarlarda yapılan düşme testleri ve Ay mesafesinin lazer ölçümleri gibi çok sayıda çalışma, bu eşdeğerlik kavramının doğruluğunu daha önce kanıtlamıştır. Bununla birlikte, bu tür testlerin çok yüksek doğruluğu, yeni kuantum fiziksel süreçler veya henüz keşfedilmemiş parçacıklardan kaynaklanan varyasyonları dışlamak için gereklidir.
Yüzen Silindirler Şeklindeki Test Nesneleri
Eşdeğerlik ilkesi artık en yüksek doğrulukla gösterilmiştir. Bu bulgular, 2016-2018 yılları arasında güneşle eşzamanlı, alçak Dünya yörüngesinde bulunan MICROSCOPE uzay aracında gerçekleştirilen bir deneyden kaynaklanmaktadır. Zayıf eşdeğerlik testini gerçekleştirmek için iki test kütlesi seti elektrostatik kuvvetlerle havada asılı tutuldu. Yüksek hassasiyete sahip ivmeölçerler, test kütleleri tarafından üretilen her sarsıntıyı yakaladı.
Test kütlelerinin bir seti, yoğun platin-rodyum alaşımından yapılmış aynı kütle ve çapa sahip iki silindirden oluşuyordu. İkinci sette ise test kütlelerinden birinin yerine titanyum ve alüminyumdan yapılmış bir silindir yerleştirildi. Uydunun Dünya'ya olan açısındaki herhangi bir kayma ve buna bağlı olarak gezegenin yerçekimi alanı test nesnelerini etkileyecektir. Eşit olmayan test kütlelerinin tepkisi birbirinden ve referanstan farklıysa eşdeğerlik ilkesinin ihlali söz konusu olacaktı.
Eşdeğerlik ilkesi 2017 yılında Paris'teki ONERA araştırma merkezinden görev lideri Pierre Touboul'u çevreleyen ekip tarafından 10-14 hassasiyetle kanıtlandı ve bulguları yayınlandı.
Einstein'ın Eşdeğerliği Yeniden Doğrulandı
Bu arada fizikçiler, MICROSCOPE deneyinden elde edilen 2,5 yıllık verilerin yanı sıra çeşitli hata ve belirsizlik nedenlerini de kapsamlı bir şekilde değerlendirdiler. Zayıf eşdeğerlik ilkesinin uygulanabilirliği için bugüne kadarki en katı sınırları belirlediler ve ihlal edildiğine dair hiçbir kanıt bulamadılar.
Eşdeğerlik ilkesinin bu testi, göreliliğin bu yönünden sapmaları da dışlamaktadır. Sonuç olarak, araştırmacılar gelecekteki teorik çalışmalar için daha iyi sınırlar da belirlemiş oldular. Eşdeğerlik ilkesinin doğası gereği, bu ilkeyi ihlal eden herhangi bir yeni parçacık ya da kuvvet artık yalnızca bu bilim insanlarının belirlediği sınırların dışında kendini gösterebilir.
"Yeni fizik" Üzerindeki Kısıtlamalar
Bu, karanlık madde parçacıklarının aranması ve büyük ölçeklerdeki etkileşimlerin araştırılması da dahil olmak üzere birçok bağlamda önemlidir. MICROSCOPE deneyi aynı zamanda uzayda daha gelişmiş eşdeğerlik ilkesi deneylerinin de önünü açıyor. Bu testlerin doğruluğu artmış olsa da, bilim insanları önümüzdeki yirmi yıl içinde testte herhangi bir gelişme beklemiyor.
