محققان دانشگاه آنگلیا شرقی و دانشگاه منچستر به اجرای یک آزمایش 16 ساله برای به چالش کشیدن نظریه نسبیت عام اینشتین کمک کردند.
تیم بین المللی از طریق هفت تلسکوپ رادیویی در سراسر جهان به ستاره ها - یک جفت ستاره افراطی به نام تپ اختر - دقیق نگاه کردند.
و آنها از آنها برای به چالش کشیدن مشهورترین نظریه انیشتین با برخی از سخت ترین آزمایشات تا به امروز استفاده کردند.
این مطالعه که امروز در مجله منتشر شد معاینه فیزیکی X، اثرات نسبیتی جدیدی را نشان می دهد که اگرچه انتظار می رفت اما اکنون برای اولین بار مشاهده شده است.
دکتر رابرت فوردمن از دانشکده فیزیک UEA گفت: "هرچقدر که نظریه نسبیت عام انیشتین ممکن است فوق العاده موفق باشد، می دانیم که این آخرین کلمه در نظریه گرانش نیست.
"بیش از 100 سال بعد، دانشمندان در سراسر جهان به تلاش های خود برای یافتن نقص در نظریه او ادامه می دهند.
«نظریه نسبیت عام با سایر نیروهای بنیادی که توسط مکانیک کوانتومی توصیف شده است سازگار نیست. بنابراین مهم است که سخت‌ترین آزمون‌های ممکن را بر روی نظریه نسبیت عام اعمال کنیم تا بفهمیم این نظریه چگونه و چه زمانی شکسته می‌شود.
"پیدا کردن هر گونه انحراف از نظریه نسبیت عام، یک کشف بزرگ خواهد بود که دریچه ای را به روی فیزیک جدید فراتر از درک نظری فعلی ما از جهان باز می کند.
و این می تواند در نهایت به ما کمک کند تا یک نظریه واحد در مورد نیروهای بنیادی طبیعت پیدا کنیم.
به رهبری مایکل کرامر از موسسه ماکس پلانک برای نجوم رادیویی در بن آلمان، یک تیم بین المللی از محققان ده کشور، نظریه انیشتین را در سخت ترین آزمایشات تا به امروز قرار داده اند.
دکتر فردمن گفت: "تپ اختر یک ستاره فشرده چرخان بسیار مغناطیسی است که تابش الکترومغناطیسی از قطب های مغناطیسی خود ساطع می کند.
وزن آنها از خورشید ما بیشتر است، اما فقط حدود 15 مایل قطر دارند - بنابراین آنها اجرام بسیار متراکمی هستند که پرتوهای رادیویی تولید می کنند که مانند یک فانوس دریایی در اطراف آسمان حرکت می کنند.
ما یک تپ اختر دوگانه را مطالعه کردیم که توسط اعضای تیم در سال 2003 کشف شد و دقیق‌ترین آزمایشگاهی است که در حال حاضر برای آزمایش نظریه انیشتین داریم. البته نظریه او زمانی مطرح شد که نه این نوع ستاره‌های افراطی و نه تکنیک‌های مورد استفاده مطالعه آنها را می توان تصور کرد."
تپ اختر دوگانه متشکل از دو تپ اختر است که تنها در 147 دقیقه با سرعتی در حدود 1 میلیون کیلومتر در ساعت به دور یکدیگر می چرخند. یک تپ اختر بسیار سریع، حدود 44 بار در ثانیه می چرخد. این ماهواره جوان است و دوره چرخش آن 2.8 ثانیه است. این حرکت آنها در اطراف یکدیگر است که می تواند به عنوان یک آزمایشگاه گرانشی تقریباً عالی استفاده شود.
هفت تلسکوپ رادیویی حساس برای رصد این تپ اختر دوگانه - در استرالیا، ایالات متحده، فرانسه، آلمان، هلند و بریتانیا (رادیو تلسکوپ لاول) استفاده شده است.
پروفسور کرامر گفت: ما سیستمی از ستارگان فشرده را مطالعه کردیم که آزمایشگاهی بی‌نظیر برای آزمایش نظریه‌های گرانش در حضور میدان‌های گرانشی بسیار قوی است.
با خوشحالی ما توانستیم سنگ بنای نظریه انیشتین را آزمایش کنیم، انرژی حمل شده توسط امواج گرانشی با دقتی ۲۵ برابر بهتر از تپ اختر برنده جایزه نوبل هالز-تیلور و ۱۰۰۰ برابر بهتر از آنچه در حال حاضر ممکن است. با آشکارسازهای امواج گرانشی."
او توضیح داد که مشاهدات نه تنها با این نظریه مطابقت دارند، "بلکه ما همچنین توانستیم اثراتی را ببینیم که قبلا قابل مطالعه نبود."
پروفسور بنجامین استپرز از دانشگاه منچستر گفت: "کشف سیستم تپ اختر دوگانه به عنوان بخشی از مطالعه ای انجام شد که به طور مشترک توسط دانشگاه منچستر انجام شد و ما را با تنها نمونه شناخته شده از دو ساعت فضایی آشنا کرد که امکان اندازه گیری دقیق را فراهم می کند. ساختار و تکامل میدان گرانشی شدید
از آن زمان تلسکوپ لاول در رصدخانه جودرل بانک هر چند هفته یک بار آن را رصد می کند. این خط پایه طولانی با کیفیت بالا و رصدهای مکرر مجموعه ای عالی از داده ها را برای ترکیب با داده های رصدخانه های سراسر جهان ارائه کرده است.
پروفسور اینگرید اشتایرز از دانشگاه بریتیش کلمبیا در ونکوور گفت: "ما در حال ردیابی گسترش رادیوفوتون های ساطع شده از یک فانوس دریایی فضایی و تپ اختر هستیم و حرکت آنها را در میدان گرانشی قوی یک تپ اختر همراه دنبال می کنیم.
ما برای اولین بار می بینیم که سرعت نور نه تنها به دلیل انحنای شدید فضا-زمان در اطراف ماهواره کاهش می یابد، بلکه نور با زاویه کوچک 0.04 درجه منحرف می شود که ما می توانیم آن را تشخیص دهیم. هرگز چنین آزمایشی در چنین انحنای فضا-زمان بالایی انجام نشده بود.»
پروفسور دیک منچستر از آژانس ملی علوم استرالیا (CSIRO) گفت: "چنین حرکت مداری سریع اجسام فشرده ای مانند اینها - آنها حدود 30 درصد جرم تر از خورشید هستند اما فقط حدود 24 کیلومتر قطر دارند - به ما اجازه می دهد تا بسیاری از پیش بینی های مختلف را آزمایش کنیم. برای نسبیت عام - در مجموع هفت!
جدا از امواج گرانشی و انتشار نور، دقت ما همچنین به ما اجازه می‌دهد تا اثر «گسترش زمان» را اندازه‌گیری کنیم، که باعث می‌شود ساعت‌ها در میدان‌های گرانشی کندتر کار کنند.
ما حتی باید معادله معروف انیشتین E = mc را در نظر بگیریم2 هنگام در نظر گرفتن تأثیر تشعشعات الکترومغناطیسی ساطع شده توسط یک تپ اختر با چرخش سریع بر حرکت مداری باید در نظر گرفته شود.
"این تشعشع مربوط به از دست دادن جرم 8 میلیون تن در ثانیه است! اگرچه بسیار زیاد به نظر می رسد، اما تنها کسری کوچک - 3 قسمت در تریلیون تریلیون (!) - از جرم تپ اختر در ثانیه است."
محققان همچنین اندازه گیری می کنند - با دقت 1 قسمت در میلیون (!) - که مدار جهت خود را تغییر می دهد، یک اثر نسبیتی که از مدار عطارد نیز به خوبی شناخته شده است، اما در اینجا 140000 برابر قوی تر است.
آنها متوجه شدند که در این سطح از دقت، باید تأثیر چرخش تپ اختر بر فضا-زمان اطراف را نیز در نظر بگیرند، که همراه با تپ اختر در حال چرخش «کشیده می شود».
دکتر نوربرت وکس از MPIfR، یکی دیگر از نویسندگان ارشد این مطالعه، گفت: "فیزیکدانان این را اثر لنز-تیرینگ یا حباب قاب می نامند. در آزمایش ما، این بدان معناست که ما باید به ساختار داخلی یک تپ اختر به عنوان یک ستاره نوترونی نگاه کنیم.
بنابراین، اندازه گیری های ما برای اولین بار به ما اجازه می دهد تا از ردیابی دقیق چرخش ستاره نوترونی استفاده کنیم، تکنیکی که ما آن را زمان تپ اختر می نامیم، تا محدودیت هایی را برای انبساط ستاره نوترونی ایجاد کنیم.
تکنیک همگام سازی تپ اختر با اندازه گیری های تداخل سنجی دقیق سیستم ترکیب شد تا فاصله آن با تصاویر با وضوح بالا مشخص شود، که منجر به مقدار 2400 سال نوری با حاشیه خطا تنها 8 درصد شد.
عضو تیم پروفسور آدام دهلر از دانشگاه سوینبرن در استرالیا، که مسئول این بخش از آزمایش است، گفت: "ترکیب تکنیک های مختلف مشاهده مکمل به ارزش استثنایی آزمایش می افزاید. در گذشته، چنین مطالعاتی اغلب به دلیل دانش محدود در مورد فاصله چنین سیستم‌هایی با مشکل مواجه شده بود.
این مورد در اینجا نیست، جایی که علاوه بر همگام سازی تپ اختر و تداخل سنجی، اطلاعات حاصل از تأثیرات محیط بین ستاره ای نیز به دقت مورد توجه قرار می گیرد.
پروفسور بیل کولز از دانشگاه کالیفرنیا، سن دیگو، موافق است: "ما تمام اطلاعات ممکن در مورد این سیستم را جمع آوری کرده ایم و یک تصویر کاملاً سازگار، از جمله فیزیک از بسیاری از زمینه های مختلف، مانند فیزیک هسته ای، گرانش، محیط بین ستاره ای، فیزیک پلاسما استخراج کرده ایم. و بیشتر. این خیلی غیرعادی است."
پائولو فریر، همچنین از MPIfR، گفت: «نتایج ما به خوبی مکمل سایر مطالعات تجربی است که گرانش را تحت شرایط دیگر آزمایش می‌کنند یا اثرات متفاوتی مانند آشکارسازهای امواج گرانشی یا تلسکوپ افق رویداد را می‌بینند.
آنها همچنین آزمایش‌های دیگر تپ‌اختر را تکمیل می‌کنند، مانند آزمایش زمان تپ‌اختر ما در یک منظومه سه‌گانه ستاره‌ای، که آزمونی مستقل و برتر از جهانی بودن سقوط آزاد ارائه کرد.
پروفسور کرامر افزود: ما به سطحی از دقت رسیده ایم که بی سابقه است. آزمایش‌های آتی با تلسکوپ‌های بزرگ‌تر می‌توانند و حتی فراتر از این نیز خواهند رفت.
"کار ما نشان داده است که چگونه چنین آزمایشاتی باید انجام شود و چه تأثیرات ظریفی باید در حال حاضر در نظر گرفته شود. و شاید روزی به انحراف از نظریه نسبیت عام پی ببریم."
"آزمایش گرانش در میدان قوی با تپ اختر دوتایی" منتشر شده است معاینه فیزیکی X در 13 دسامبر 2021
نقل قول: چالش برانگیزترین نظریه ستاره افراطی اینشتین (2021، 13 دسامبر)، بازیابی شده در 13 دسامبر 2021 از https://phys.org/news/2021-12-einstein-greatest-theory-extreme -stars.html
این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هرگونه معامله منصفانه به منظور تحقیق یا مطالعه خصوصی، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تکثیر نیست. محتوا فقط برای مقاصد اطلاعاتی ارائه شده است.
[ad_2]
مقالات مشابه
- کربن فعال شده گرانول | بهترین سایت
- هنوز دهان بند: مریم مغلوب ساختن پیشی جستن سفارش محدود توسعه یافته تا یک روز قبل از ارسال به تمام کتاب به فروش می رود
- مغلوب ساختن پیشی جستن شناور ایده فروش پورتوریکو پس از طوفان ماریا می گوید: سابق امنیت داخلی سر دوک
- بر اساس داده های آناتومیکی، دلفین های ماده دارای کلیتوریس فعال هستند
- FBI بازداشت تگزاس مرد برای نژادپرستانه تصویری تهدید به کشتن 'حداقل 200' Black Lives Matter معترضان
- ماشین پلیس رایت به عنوان خشونت مریخ ملی بعد از اعتراض: جورج فلوید تظاهرات زندگی می کنند به روز رسانی
- مغلوب ساختن پیشی جستن می گوید او می خواهد خود را به پایان برساند هیدروکسی کلروکین رژیم 'در یک یا دو روز'
- متس توضیح ذهن ترا درهم میشکنند کانو رابینسون صف تصمیم
- فلزات سهام: قیمت طلا در معاملات آتی معکوس پس از افزایش به رکورد
- گارانتی بدون استرس اسباب بازی