Η ασθενής αρχή της ισοδυναμίας αποτελεί κεντρικό πυλώνα της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν. Υποστηρίζει ότι η βαρύτητα επιταχύνει τα πάντα εξίσου, ανεξάρτητα από τη σύστασή τους.
Για πρώτη φορά, μια ερευνητική ομάδα με επικεφαλής τον Μινγκ-Σενγκ Ζαν από το Ινστιτούτο Φυσικής και Μαθηματικών της Γουχάν δοκίμασε αυτή την αρχή χρησιμοποιώντας νέφφη ατόμων σε συνεχή ελεύθερη πτώση πάνω σε έναν διαστημικό σταθμό σε τροχιά. Η έρευνα δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Science Advances και αξιοποιεί τις μοναδικές συνθήκες μικροβαρύτητας.
Μελέτες στο διάστημα
Η αρχή της ισοδυναμίας συνδέει τη βαρυτική και την αδρανειακή μάζα. Εάν είναι απολύτως ισοδύναμες, κάθε αντικείμενο πέφτει με τον ίδιο ακριβώς τρόπο. Ενώ στη Γη τα πειράματα έχουν φτάσει σε τεράστια ακρίβεια, οι κβαντικές κλίμακες ενδέχεται να αποκαλύψουν λεπτές παραβιάσεις που παραμένουν αόρατες στα κλασικά πειράματα.
Η ομάδα του Ζαν χρησιμοποίησε τον Διαστημικό Σταθμό της Κίνας, όπου τα αντικείμενα βρίσκονται σε μόνιμη ελεύθερη πτώση. Ψύχοντας δύο ισότοπα ρουβιδίου κοντά στο απόλυτο μηδέν, τα άτομα αφέθηκαν να πέσουν ελεύθερα μέσα σε εξειδικευμένους θαλάμους συμβολομετρίας.
Νέες προοπτικές ακρίβειας
Μέσω μιας ακολουθίας παλμών λέιζερ, οι επιστήμονες χώρισαν κάθε νέφος ατόμων σε δύο διαδρομές πριν τα επανενώσουν, μετρώντας την επιτάχυνση κάθε ισοτόπου με εξαιρετική ευαισθησία. Μετά από συλλογή δεδομένων διαρκείας διακοσίων ογδόντα ημερών σε τροχιά, τα δύο ισότοπα ρουβιδίου επιτάχυνθηκαν ταυτόσημα, επικυρώνοντας εκ νέου τις προβλέψεις του Αϊνστάιν.
Παρότι δεν πρόκειται για την πιο αυστηρή δοκιμή μέχρι σήμερα, το πείραμα θέτει τα όρια εντός των οποίων ενδέχεται να κρύβεται η νέα φυσική. Σε μελλοντικές αποστολές με μεγαλύτερους χρόνους ελεύθερης πτώσης, η ακρίβεια αναμένεται να αυξηθεί περαιτέρω, φέρνοντας τους φυσικούς πιο κοντά στην κατανόηση της σκοτεινής ύλης και της κβαντικής βαρύτητας.