Лазерное зондирование Луны подтвердило фундаментальную симметрию теории относительности

Лазерное зондирование Луны подтвердило фундаментальную симметрию теории относительности

Физики из Университета Сорбонны и Калифорнийского университета провели самый чувствительный эксперимент по поиску нарушений лоренц-симметрии в теории относительности. Новые результаты в 5-800 раз сильнее ограничивают существование подобных отклонений, по сравнению с предыдущими экспериментами. В основе поиска лежат данные 45 лет лазерной дальнометрии Луны. Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, кратко о нем сообщает Phys.org

Одно из важных свойств теорий, описывающих строение нашего мира, это симметрия — неизменность формулировок законов при различных преобразованиях пространства. К примеру, не меняет формулировок законов перемещение пространства (трансляция) — следствием этого является закон сохранения импульса. Независимость законов от времени порождает закон сохранения энергии. Точно такая же симметрия существует относительно поворотов пространства. 

Более сложный тип симметрии вводится в качестве постулата специальной теории относительности — неизменность при действии преобразований Лоренца. Это все возможные преобразования пространства-времени, не меняющие расстояний между его точками (метрики). Преобразование Лоренца превращает одну инерциальную систему отсчета в другую, и законы в этих системах отсчета должны сохраняться даже при их движении с околосветовыми скоростями. Кстати, следствием этого является замедление времени, предсказанное СТО. 

Симметрия относительно преобразований Лоренца — важная часть общей теории относительности и стандартной модели. Однако, как рассказывает соавтор работы, Мари-Кристин Агонин из Парижской обсерватории, эти теории нельзя назвать завершенными. Попытки объединить их в единую теорию до сих пор не увенчались успехом. Вместе с тем, почти все «теории всего» предсказывают нарушение симметрии Лоренца.

Физики искали нарушения симметрии в данных измерений расстояний от Земли до Луны. В течение 45 лет, с момента первой высадки на Луну, несколько наземных обсерваторий с помощью методов лазерной дальнометрии определяли расстояние до спутника с точностью до сантиметров. Свет лазера отражался от специальных отражателей, оставленных астронавтами и миссиями «Луноход-1» и «Луноход-2» на поверхности Луны — на основании времени между отправкой и возвращением сигнала определялось требуемое расстояние. Всего был сделан 20 721 подобный замер. 

Объединенные данные не обнаружили явных свидетельств нарушения симметрии Лоренца. Новые ограничения на интенсивность этих нарушений в 30-800 раз сильнее, чем предыдущие результаты, полученные из наблюдений за Луной. Результат также в пять раз превосходит ограничения, определенные из наблюдений за двойными пульсарами.

Это не единственный эксперимент, посвященный поискам нарушений фундаментальных симметрий в теориях. Сразу три группы физиков — коллаборации ASACUSA, BASE и ALPHA — ищут нарушения CPT-симметрии (относительно одновременного изменения заряда, замены «право» на «лево» и обращения времени). Из-за этой симметрии свойства частиц и античастиц — масса, энергетические уровни, и другие — должны во многом совпадать. Об ограничениях на отличия между протонами и антипротонами BASE сообщила в 2015 году, ASACUSA, на основе экспериментов с антипротонным гелием, — в 2016 году. Также, на прошлой неделе вышла статья коллаборации ALPHA о первом измерении оптического спектра антиводорода.

Владимир Королёв

N+1

Похожие новости:
Лазерное сканирование раскрыло тайну Стоунхенджа
Новейшие лазерные 3D-технологии выявили новые факты о Стоунхендже. По мнению ученых, каменщики использовали лучшие материалы, благодаря чему лучи солнца, попадая на камень, блестели при закате в период зимнего солнцестояния или на рассвете самого длинного дня в году.Лазерное сканированиество также ..
2012-10-9 1149 0 Научные открытия
0
Тайна десятилетий: расщепление Фуллерены
После исследований на протяжении 25 лет, ученые решили вопрос о том, как изобразить ряд клеточно-углеродных молекул, известных под формой фуллерены. Результаты, полученные университетом штата Флориды и национальным научным фондом, поддерживаемым Национальной Лабораторией сильных магнитных полей, или же MagLab из Таллахасси, штата ..
2012-07-13 950 0 Научные открытия
0
Бозон Хиггса не противоречит идее существования Бога-творца
Физик Питер Хиггс, нобелевский лауреат, удостоился также испанской премии принца Астурийского, пишет испанское издание La Vanguardia, передает ZN.UA. Физик указывает: открытие бозона Хиггса "дает физическое обоснование" существования жизни, но это, на его взгляд, не противоречит идее ..
2013-10-26 1719 3 Научные открытия
1
Моделирование объяснило сходство лунного состава с земным
Астрономы предложили новый сценарий образования Луны, который позволяет объяснить изотопное сходство между ней и Землей. Работа пока не принята к публикации, но ее препринт доступен в архиве Корнельского университета. Кратко о содержании работы пишет блог Technology Review. Современная теория ..
2012-07-27 727 0 Научные открытия
0
Ученые составили атлас мозга
Необычную карту создали американские ученые. Вместо морей и океанов на ней детально изображен человеческий мозг. С помощью этого атласа, как надеются исследователи, удастся разгадать тайны человеческого разума, пишет The Daily Mail. Атлас был разработан Алленовским институтом исследований головного ..
2012-09-25 1255 0 Научные открытия
0
Физики создали транзистор на основе атомного спина
В журнале Nature появилось сообщение, что ученые Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) впервые смогли использовать спин единичного атома в качестве основы транзистора. Ученые проводили опыты по изучению спинового эффекта Холла. Эффект, ..
2013-06-8 1070 0 Научные открытия
0
Физики докажут возможность вечного движения
«Кристаллы времени» способны перевернуть теоретическую физику. В начале 2012 года нобелевский лауреат (2004), физик Франк Вилчек, осмелился выйти на публику с весьма странным предположением. Вилчек разработал и развил доказательство существования «кристаллов времени» — физических ..
2013-05-8 1057 0 Научные открытия
0
Лазер делает ядерную бомбу доступной
Ученые обеспокоены тем, что бывший сверхсекретный метод обогащения урана, «обнародованный» на коммерческом рынке, создаст новые возможности для производства и распространения ядерного оружия. Компания General Electric успешно завершила испытания более быстрого и дешевого способа производства ядерного топлива. ..
2011-11-30 1083 0 Научные открытия
0
Cуперкомпьютер «Ломоносов» помог объяснить укладку ДНК по принципу спагетти
Ученые из Московского государственного университета (МГУ) при помощи суперкомпьютера нашли возможное объяснение укладки ДНК по принципу спагетти. Как сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию «Ленты.ру», результаты исследований опубликованы в журнале Physical Review Letters. Ученые пришли к выводу, что молекула ДНК в ядре клетки ..
2015-05-26 5924 0 Научные открытия
1
Нобелевскую премию по химии дали американцам
Трое американских учёных в среду были объявлены лауреатами Нобелевской премии по химии 2013 года. Их наградили за разработку моделей сложных химических систем. Работа исследователей помогла заложить основы для создания компьютерных программ, которые позволяют соединить фундаментальную ..
2013-10-9 935 0 Научные открытия
0
Доказано влияние спиновых флуктуаций на сверхпроводимость
Международная группа исследователей, в которую вошел профессор МГУ, доказала решающую роль спиновых флуктуаций в формировании сверхпроводимости. Статью о своей работе ученые опубликовали в последнем номере журнала Nature Materials. Коротко об исследовании сообщается в пресс-релизе, поступившем в редакцию ..
2015-12-14 608 0 Научные открытия
0
Муравьи построили гигантский подземный город
Сложный подземный город муравьев, некогда заселенный миллионами насекомых, был обнаружен командой ученых в Бразилии. Этот мегаполис-лабиринт очень похож на человеческий: также имеет шоссе, дороги, тоннели, поля и сады, пишет dailymail.co.uk. Здесь когда-то размещалась одна из крупнейших ..
2012-02-5 1238 0 Научные открытия
0
Физики впервые измерили слабый заряд протона
Физики впервые провели экспериментальное измерение слабого заряда протона. Статья ученых принята к публикации в журнале Physical Review Letters, а ее краткое изложение приводится в пресс-релизе Лаборатории Джефферсона (Jefferson Lab), где и было сделано открытие. Слабое взаимодействие - одно из четырех ..
2013-09-18 1045 0 Научные открытия
0
Асимметрию времени проверят при помощи изотопов радия
Физики из США решили при помощи радиоактивного изотопа радия-225 проверить симметрии уравнений физики элементарных частиц относительно обращений времени и координат. Результаты своих исследований авторы опубликовали в журнале Physical Review Letters. T- и P-симметрии (относительно замены времени и пространственных ..
2015-06-11 5854 0 Научные открытия
0
Физик обобщил теорему об «отсутствии волос» у черных дыр
Физик Норман Гюрлебек из Бременского университета обобщил так называемую теорему об «отсутствии волос» у черных дыр для случая, когда их окружает другая гравитационная материя. Результаты своих исследований автор опубликовал в журнале Physical Review Letters. Согласно классической теореме об «отсутствии волос», ..
2015-04-19 4210 0 Научные открытия
2