MICROSCOPE Uzay Görevi, Einstein’ın Eşdeğerlik İlkesini Eşsiz Doğrulukla Onayladı

25 Nisan 2016'dan 16 Ekim 2018'e uydunun devre dışı bırakılmasına kadar faaliyet gösteren CNES'in MICROSCOPE (Eşdeğerlik Prensibinin Gözlemlenmesi için Dengelenmiş Sürüklemeli Mikro Uydu) uzay görevinden elde edilen nihai sonuçlar, cisimlerin bir boşlukta düştüğünü gösteriyor. Bileşimleri veya kütleleri ne olursa olsun cisimlerin aynı ivme ile düşmesi bir asırdan fazla bir süre önce Albert Einstein tarafından önerilen genel görelilik teorisi için bir başka kesin zafere işaret ediyor.

Genel görelilik, en iyi yerçekimi teorisidir - yerçekiminin bir "çekme" kuvveti olmak yerine, gezegenler gibi büyük cisimlerin uzay-zamanı bükerek, daha küçük nesnelerin yollarını kendilerine doğru bükmesinden kaynaklandığını varsayar.

Ancak bu, bilim insanlarının atom altı dünya hakkındaki en iyi teorisiyle uyumlu değildir: kuantum mekaniği. Fizikçiler uzun zamandır onları birbirine bağlayan evrensel bir teori aradılar.

Bu aday teorilerin bir kısmı, çok hassas bir şekilde ölçüldüğünde eşdeğerlik ilkesinin bozulacağını tahmin ediyor, ancak MICROSCOPE, durumun böyle olma ihtimalinin son derece düşük olduğunu gösterdi.

Eşdeğerlik ilkesine göre, iki nesne aynı yerçekimi kuvveti altında bir boşlukta bırakıldığında, ağırlıkları veya bileşimleri ne olursa olsun, aynı oranda düşerler.

Bu ilke, Ay'a bir çekiç ve tüy düşüren ve ikisinin aynı anda yere ulaştığını gösteren Apollo 15 astronotu David Scott tarafından gösterildi.

Bununla birlikte, ev eşyalarını ay yüzeyine bırakmak çok kesin ölçümlere izin vermez.

MİKROSKOP iki çift "test kütlesi" içeriyordu: çok hassas bir şekilde ölçülen özelliklere sahip farklı ağırlıklarda platin ve titanyum blokları.

Bu kütleler, sıcaklık veya atmosferik sürtünme gibi diğer etkilerden izole edilir ve Dünya yörüngesinde dönerken uzayda serbest düşüşleri sırasında izlenir.

Serbest düşüş nedeniyle hızlanmaları daha sonra atomik hassasiyetle ölçülür ve eşdeğerlik ilkesini test etmek için karşılaştırılır.

Serbest düşüş sırasında eşit büyüklükte fakat farklı bileşimdeki iki test kütlesi farklı şekilde hızlandırılırsa, denklik ilkesi ihlal edilir.

Bu ölçümler, Dünya etrafındaki 1.642 yörüngede veya Dünya-Güneş mesafesinin yarısına eşdeğer 73 milyon km boyunca alındı.

Sonuç, test kütlelerinin ivmesinde herhangi bir sapma varsa, bunun trilyonun onda birinin altında olduğunu gösterdi.

Imperial College London'dan Profesör Timothy Sumner, “Okulda 17. yüzyılda Galileo'nun eğik Pisa kulesinden kitleler bıraktığını öğrendiğimi hatırlıyorum ve 1971'de aya inişlerden birinde çekiç ve tüy deneyini izledim” dedi.

Bu görünüşte basit deneyin sonucu, bilim insanlarını yüzyıllardır şaşırtan ve Einstein'ı genel göreliliğin temel bir köşe taşı olarak serbest düşüşün evrenselliğini "kabul etmeye" götüren bir inceliği gizliyor.

MICROSCOPE, sessiz uzay ortamında bu tür bir deneye öncülük etti ve Dünya çevresinde yörüngeye düşen iki kütlenin, 73 milyar metreye 'düştükten' sonra hala bir metrenin 100 milyonda birine kadar birlikte olduğunu gösterdi.

Sonuçlar Classical and Quantum Gravity dergisinde yayınlandı.