Эксперимент — Проверка гравитационного замедления времени

Ключевая научная программа РадиоАстрона по измерению эффекта гравитационного красного смещения завершила этап сбора данных. Цель программы – проверка основополагающего принципа общей теории относительности — эйнштейновского принципа эквивалентности. Наблюдения выполнены при поддержке сетей наземных радиотелескопов России, Германии, США, ЮАР, Швеции, Австралии и Испании.

В рамках эксперимента научная группа решает задачу проверки с большей точностью эйнштейновской формулы для эффекта гравитационного замедления времени, или гравитационного красного смещения, которая является прямым следствием принципа эквивалентности.

Экспериментальная констатация существования эффекта не представляет затруднений, поскольку он имеет относительно большую величину. Для РадиоАстрона он составляет -58 микросекунд в сутки (отрицательный знак связан с тем, что на борту космического аппарата (КА) время течет быстрее, чем для наземного наблюдателя).

Принципиальную важность для группы имеет точность измерения эффекта. Ранее лучший результат был достигнут в 1976 году в рамках американской миссии Gravity Probe A. Тогда в результате сравнения частоты высокостабильного атомного водородного стандарта на борту суборбитального зонда и аналогичного наземного стандарта, справедливость формулы Эйнштейна была подтверждена с точностью 0,01%.

Эксперимент с РадиоАстроном выполнен по схожей схеме, но обладает рядом преимуществ. Во-первых, измерения выполнены с более стабильным бортовым водородным стандартом. Во-вторых, благодаря высокоэллиптической орбите удалось добиться большей глубины модуляции эффекта. В-третьих, измерения проводились многократно, что подтверждало полученный результат.

С учетом всех перечисленных факторов и на основе оценки качества собранных данных, научная группа рассчитывает улучшить точность эксперимента на порядок по сравнению с Gravity Probe A. Ученые надеются, что результат станет важной вехой на пути решения важной задачи — нахождения того масштаба явлений, на котором общая теория относительности нарушается и начинают проявляться тонкие эффекты более общей теории, такой как теория струн. В своей статье научная группа дает обзор методики проведения эксперимента и приводит отчет о его текущем состоянии.

Проект РадиоАстрон осуществляется Астрокосмическим центром физического института им. П.Н. Лебедева Российской Академии наук (ФИАН) и НПО им. Лавочкина по контракту с РОСКОСМОСОМ и совместно с рядом научно-технических организаций в России и других странах.

Пресс-служба Роскосмоса