Tín dụng hình ảnh: NRAO
Lý thuyết của Einstein trong gần một thế kỷ, các nhà vật lý đã tìm thấy bằng chứng ủng hộ giả thuyết rằng lực hấp dẫn di chuyển với tốc độ ánh sáng. Biến thể trong cách hình ảnh của quasar bị bẻ cong chiếm tốc độ của trọng lực này.
Tận dụng sự liên kết vũ trụ hiếm có, các nhà khoa học đã thực hiện phép đo đầu tiên về tốc độ mà lực hấp dẫn lan truyền, mang lại giá trị bằng số cho một trong những hằng số cơ bản cuối cùng của vật lý.
Huyền Newton nghĩ rằng lực hấp dẫn là lực tức thời. Einstein cho rằng nó di chuyển với tốc độ ánh sáng, nhưng cho đến nay, không ai đo được nó, ông Sergei Kopeikin, nhà vật lý học tại Đại học Missouri-Columbia cho biết.
Ed Fomalont, một nhà thiên văn học tại Đài quan sát thiên văn vô tuyến quốc gia (NRAO) tại Charlottesville, VA cho biết, chúng tôi đã xác định rằng trọng lực Tốc độ lan truyền của con ngựa bằng với tốc độ ánh sáng trong độ chính xác 20%. Các nhà khoa học đã trình bày những phát hiện của họ trước cuộc họp của Hiệp hội Thiên văn học Hoa Kỳ tại Seattle, WA.
Phép đo mốc này rất quan trọng đối với các nhà vật lý làm việc trên các lý thuyết trường thống nhất cố gắng kết hợp vật lý hạt với lý thuyết chung về thuyết tương đối và lý thuyết điện từ Einstein.
Sự đo lường của chúng tôi đặt ra một số giới hạn mạnh mẽ đối với các lý thuyết đề xuất các chiều không gian bổ sung, chẳng hạn như lý thuyết siêu dây và lý thuyết tàn bạo, theo ông Kopeikin. Ông Biết thêm tốc độ của trọng lực có thể cung cấp một bài kiểm tra quan trọng về sự tồn tại và sự gọn nhẹ của các kích thước phụ này, ông nói thêm.
Lý thuyết siêu dây đề xuất rằng các hạt cơ bản của tự nhiên không giống như điểm, mà là các vòng hoặc chuỗi cực kỳ nhỏ, có tính chất được xác định bởi các chế độ rung khác nhau. Branes (một từ có nguồn gốc từ màng) là các bề mặt đa chiều, và một số lý thuyết vật lý hiện tại đề xuất các cầu trục không gian được nhúng vào năm chiều.
Các nhà khoa học đã sử dụng Mảng đường cơ sở rất dài (VLBA) của Tổ chức Khoa học Quốc gia, một hệ thống kính viễn vọng vô tuyến toàn lục địa, cùng với kính viễn vọng vô tuyến 100 mét ở Effelsberg, Đức, để quan sát cực kỳ chính xác khi hành tinh Jupiter đi qua gần. phía trước một quasar sáng ngày 8 tháng 9 năm 2002.
Quan sát đã ghi lại một sự uốn cong rất nhẹ của các sóng vô tuyến của sóng vô tuyến phát ra từ chuẩn tinh nền do hiệu ứng hấp dẫn của Sao Mộc. Sự uốn cong dẫn đến một sự thay đổi nhỏ trong vị trí rõ ràng chuẩn tinh trên bầu trời.
Vì sao Mộc đang di chuyển xung quanh Mặt trời, lượng uốn chính xác phụ thuộc một chút vào tốc độ truyền lực hấp dẫn từ Sao Mộc, theo ông Kopeikin.
Các nhà khoa học cho biết, Jupiter, hành tinh lớn nhất trong Hệ Mặt trời, chỉ đủ gần với đường sóng vô tuyến từ một quasar sáng phù hợp khoảng một thập kỷ để thực hiện phép đo như vậy, các nhà khoa học cho biết.
Sự liên kết thiên thể một lần trong một thập kỷ là lần cuối cùng trong chuỗi các sự kiện giúp đo tốc độ của trọng lực có thể. Những người khác bao gồm một cuộc gặp gỡ tình cờ của hai nhà khoa học vào năm 1996, một bước đột phá trong vật lý lý thuyết và sự phát triển của các kỹ thuật chuyên ngành cho phép thực hiện phép đo cực kỳ chính xác.
Trước đây, không ai từng cố gắng đo tốc độ của lực hấp dẫn bởi vì hầu hết các nhà vật lý đã cho rằng cách duy nhất để làm như vậy là phát hiện sóng hấp dẫn, theo ông Kopeikin nhớ lại. Tuy nhiên, vào năm 1999, Kopeikin đã mở rộng lý thuyết Einstein Einstein để bao gồm các tác động hấp dẫn của một cơ thể chuyển động lên sóng ánh sáng và sóng vô tuyến. Các hiệu ứng phụ thuộc vào tốc độ của trọng lực. Anh ta nhận ra rằng nếu Sao Mộc di chuyển gần trước một ngôi sao hoặc nguồn phát thanh, anh ta có thể kiểm tra lý thuyết của mình.
Kopeikin đã nghiên cứu quỹ đạo dự đoán của Sao Mộc trong 30 năm tới và phát hiện ra rằng hành tinh khổng lồ sẽ vượt qua đủ gần trước quasar J0842 + 1835 vào năm 2002. Tuy nhiên, ông nhanh chóng nhận ra rằng ảnh hưởng đối với vị trí rõ ràng của quasar trên bầu trời với tốc độ của trọng lực sẽ nhỏ đến mức kỹ thuật quan sát duy nhất có khả năng đo được nó là Giao thoa kế đường cơ sở rất dài (VLBI), kỹ thuật được thể hiện trong VLBA. Kopeikin sau đó đã liên lạc với Fomalont, một chuyên gia hàng đầu về VLBI và là một người quan sát VLBA có kinh nghiệm.
Ngay lập tức tôi nhận ra tầm quan trọng của một thí nghiệm có thể thực hiện phép đo đầu tiên về hằng số cơ bản của tự nhiên, theo ông Fomalont. Tôi đã quyết định rằng chúng tôi phải đưa ra cú đánh tốt nhất của chúng tôi, anh ấy nói thêm.
Để có được mức độ chính xác cần thiết, hai nhà khoa học đã thêm kính viễn vọng Effelsberg vào quan sát của họ. Khoảng cách giữa hai ăng ten của kính viễn vọng vô tuyến càng rộng thì khả năng phân giải càng lớn hoặc khả năng nhìn thấy chi tiết tốt, có thể đạt được. VLBA bao gồm ăng-ten trên Hawaii, Hoa Kỳ lục địa và St. Croix ở Caribbean. Một ăng-ten ở phía bên kia Đại Tây Dương còn tăng thêm sức mạnh phân giải.
Chúng tôi phải thực hiện một phép đo với độ chính xác gấp khoảng ba lần so với bất kỳ ai từng làm, nhưng về nguyên tắc, chúng tôi biết rằng nó có thể được thực hiện, theo ông Fomalont. Các nhà khoa học đã thử nghiệm và cải tiến các kỹ thuật của họ trong các cuộc chạy khô, sau đó chờ đợi Sao Mộc thực hiện bước đi trước quasar.
Sự chờ đợi bao gồm cắn móng tay đáng kể. Lỗi thiết bị, thời tiết xấu hoặc một cơn bão điện từ trên chính Sao Mộc có thể đã phá hoại sự quan sát. Tuy nhiên, may mắn đã được tổ chức và các nhà khoa học Quan sát ở tần số vô tuyến 8 GigaHertz đã tạo ra đủ dữ liệu tốt để thực hiện phép đo của họ. Họ đã đạt được một độ chính xác tương đương với chiều rộng của một sợi tóc con người nhìn thấy từ 250 dặm.
Mục tiêu chính của chúng tôi là loại bỏ một tốc độ vô hạn cho trọng lực, và chúng tôi thậm chí còn làm tốt hơn. Bây giờ chúng ta biết rằng tốc độ của trọng lực có thể bằng tốc độ của ánh sáng và chúng ta có thể tự tin loại trừ bất kỳ tốc độ nào đối với trọng lực vượt quá hai lần so với ánh sáng, theo ông Fomalont.
Hầu hết các nhà khoa học, Kopeikin cho biết, sẽ nhẹ nhõm vì tốc độ của trọng lực phù hợp với tốc độ ánh sáng. Tôi tin rằng thí nghiệm này đã làm sáng tỏ những nguyên tắc cơ bản của thuyết tương đối rộng và là đại diện đầu tiên trong nhiều nghiên cứu và quan sát về lực hấp dẫn hiện đang có thể vì độ chính xác rất cao của VLBI. Chúng tôi có nhiều hơn nữa để tìm hiểu về lực lượng vũ trụ hấp dẫn này và mối quan hệ của nó với các lực lượng khác trong tự nhiên, theo ông Kopeikin.
Đây không phải là lần đầu tiên Sao Mộc đóng một vai trò trong việc tạo ra phép đo hằng số vật lý cơ bản. Năm 1675, Olaf Roemer, một nhà thiên văn học người Đan Mạch làm việc tại Đài thiên văn Paris, đã đưa ra quyết định chính xác đầu tiên về tốc độ ánh sáng bằng cách quan sát nhật thực của một trong những vệ tinh của Sao Mộc.
Nguồn gốc: Bản tin NRAO
