Einšteina vispārējā relativitātes teorija raksturo gravitāciju gan telpas, gan laika ģeometrijas izteiksmē. Bet izmērīt šo telpas izliekumu ir grūti. Tomēr zinātnieki tagad ir izmantojuši kontinenta mēroga radioteleskopu klāstu, lai ārkārtīgi precīzi izmērītu telpas izliekumu, ko izraisa Saules gravitācija. Šī jaunā metode sola dot lielu ieguldījumu kvantu fizikas izpētē.
“Gravitācijas izraisītā telpas izliekuma mērīšana ir viens no jutīgākajiem veidiem, kā uzzināt, kā Einšteina vispārējās relativitātes teorija attiecas uz kvantu fiziku. Gravitācijas teorijas apvienošana ar kvantu teoriju ir 21. gadsimta fizikas galvenais mērķis, un šie astronomiskie mērījumi ir atslēga, lai izprastu abu attiecības, ”sacīja Sergejs Kopeikins no Misūri štata universitātes.
Kopeikins un viņa kolēģi izmantoja Nacionālā zinātnes fonda radioteleskopu ļoti garu pamatlīmeņa masīvu (VLBA), lai izmērītu saules gravitācijas izraisītās gaismas lieces vienā daļā 30,000 3333 (labojis NRAO un atjaunināts šeit 03.9.2009. - lai iegūtu papildinformāciju par gaismas novirzi un gaismas aizkavēšanos, skat. Šo saiti no Ned Wright no UCLA). Ar turpmākiem novērojumiem zinātnieki saka, ka viņu precīzā tehnika var veikt visprecīzāko šīs parādības mērījumu.
Zvaigžņu gaismas lieces smaguma dēļ tika prognozēts Alberts Einšteins, kad viņš publicēja savu Vispārējās relativitātes teoriju 1916. gadā. Saskaņā ar relativitātes teoriju masīva objekta, piemēram, Saules, spēcīgais gravitācija rada izliekumu tuvējā telpā, kas maina gaismas ceļu vai radioviļņi, kas iet netālu no objekta. Pirmo reizi parādība tika novērota saules aptumsuma laikā 1919. gadā.
Lai gan 90 gadu laikā ir veikti daudzi ietekmes mērījumi, Vispārējās relativitātes un kvantu teorijas apvienošanas problēma prasa arvien precīzākus novērojumus. Fiziķi telpas izliekumu un gravitācijas gaismas lieces raksturo kā parametru, ko sauc par “gamma”. Einšteina teorija uzskata, ka gamma ir precīzi vienāda ar 1,0.
"Pat vērtībai, kas atšķiras par vienu miljona daļu no 1,0, būtu lielas sekas mērķim apvienot gravitācijas teoriju un kvantu teoriju un tādējādi paredzēt parādības augsta gravitācijas reģionos pie melnajiem caurumiem," sacīja Kopeikins.
Lai veiktu ārkārtīgi precīzus mērījumus, zinātnieki vērsās pie VLBA - kontinenta mēroga radioteleskopu sistēmas, sākot no Havaju salām līdz Virdžīnu salām. VLBA piedāvā iespēju veikt visprecīzākos mērījumus debesīs un visprecīzākos pieejamo astronomisko instrumentu attēlus.
Pētnieki veica savus novērojumus, kad Saule 2005. gada oktobrī gandrīz nogāja gandrīz četru tālu kvazāru priekšā - tālas galaktikas ar supermasīviem melniem caurumiem to kodolā. Saules gravitācija izraisīja nelielas izmaiņas kvazāru redzamajā stāvoklī, jo tā novirzīja radio viļņi, kas nāk no attālākiem objektiem.
Rezultātā tika izmērīta gamma vērtība 0,9998 +/- 0,0003, lieliski sakrītot ar Einšteina prognozēto 1,0.
"Ar vairākiem novērojumiem, piemēram, mūsu, papildus papildu mērījumiem, piemēram, tādiem, kas veikti ar NASA Cassini kosmosa kuģi, mēs varam uzlabot šī mērījuma precizitāti vismaz ar četrkārtīgu koeficientu, lai nodrošinātu vislabāko gamma mērījumu," sacīja Edvards Fomalont. Nacionālās radioastronomijas observatorijas (NRAO). "Tā kā gamma ir gravitācijas teoriju pamatparametrs, tā mērīšana, izmantojot dažādas novērošanas metodes, ir būtiska, lai iegūtu vērtību, ko atbalsta fizikas sabiedrība," piebilda Fomalont.
Kopeikins un Fomalont strādāja kopā ar John Benson no NRAO un Gabor Lanyi no NASA Jet Propulsion Laboratory. Viņi ziņoja par saviem atradumiem Astrophysical Journal 10. jūlija numurā.
Avots: NRAO
