پروژه‌ی ماهواره‌ی MICROSCOPE، اصل هم‌ارزی را با دقتی بی‌سابقه آزموده و هیچ انحرافی از پیش‌بینی‌های نسبیت عام مشاهده نکرده‌است.

بنا بر نسبیت عام، همه‌ی اجسام، مستقل از ترکیب‌شان، باید با آهنگی یکسان در میدان گرانشی سقوط کنند. این اصل «هم‌ارزی» تا کنون همه‌ی آزمون‌های تجربی را تاب آورده‌است؛ ولی یافتن انحراف‌ می‌تواند سرنخ‌هایی برای نظریه‌های اتحاد گرانش با دیگر نیروهای بنیادی یا نظریه‌های توضیح ماده تاریک و انرژی تاریک فراهم آورد. در سال ۲۰۱۶، مرکز ملی مطالعات فضایی (CNES) در آژانس فضایی فرانسه، ماهواره‌ی MICROSCOPE را که مختص آزمودن اصل هم‌ارزی‌ست، به فضا فرستاد. تیم علمی این پروژه، به رهبری پژوهش‌گرانی در آزمایش‌گاه هوافضای فرانسه (ONERA) و رصدخانه‌ی Côte d'Azur واقع در فرانسه، اکنون نخستین دست‌آوردهای پروژه را گزارش داده‌اند. این پروژه با بهره‌بری از محیط ساکت فضا، اصل هم‌ارزی را با دقتی بی‌سابقه آزمود و هیچ انحرافی از پیش‌بینی‌های نسبیت عام نیافت.

پروژه‌ی MICROSCOPE، اصل هم‌ارزی را با مقایسه‌ی شتاب دو جرم که مدار یکسانی را به دور زمین و در یک دوره‌ی زمانی طولانی طی می‌کنند، می‌آزماید. این دو جرم، هندسه‌های یکسانی دارند که استوانه‌هایی میان‌تهی‌اند؛ ولی ترکیب‌های متفاوتی دارند: یکی از آلیاژ پلاتین ساخته شده و دیگری از آلیاژ تیتانیوم. دو مدار بازخورد الکتروستاتیکی مستقل، نیروهای لازم را برای بی‌حرکت نگه‌داشتن دو جرم نسبت به ماهواره، یعنی نگه‌داشتن‌شان در مدار فضایی یکسان، اعمال می‌کنند. تفاوت در نیروهای اعمال‌شده، نشانه‌ای از انحراف از اصل هم‌ارزی خواهد بود.

این تیم با استفاده از داده‌های جمع‌آوری‌شده طی ۱۲۰ دوران به دور زمین، پارامتر بی‌بعد اوتوش (Eötvös) را اندازه‌گیری کردند. این پارامتر، تفاوت شتاب‌های دو جرم را مقدارسنجی می‌کند؛ پس باید صفر باشد، مگر این که اصل هم‌ارزی نقض شود. تحلیلی آماری از داده‌ها نشان داد که داده‌ها با دقت ^۱۴-۱۰با صفر سازگارند؛ یعنی ۱۰ برابر به‌تر از آزمون‌های پیشین. این گروه انتظار دارد که تا انتهای پروژه در سال ۲۰۱۸، به دقت ^۱۵-۱۰ برسد.

این پژوهش در Physical Review Letters انتشار یافته‌است.

منبع: Space Tests of the Equivalence Principle

مرجع: MICROSCOPE Mission: First Results of a Space Test of the Equivalence Principle