В ходе нового эксперимента ученые испытали фундаментальный физический принцип, известный как симметрия Лоренца. Тиканье двух сверхточных атомных часов в очередной раз подтвердило правоту Эйнштейна.
Пара атомных часов, состоящих из одиночных ионов иттербия, не отставали друг от друга на протяжении шести месяцев. Об этом ученые сообщают в статье для журнала Nature. Такая синхронность часов поддерживает принцип, известный как симметрия Лоренца. Он послужил основой Специальной теории относительности, разработанной Альбертом Эйнштейном в начале 1900-х и описывающей физику движения на скорости, близкой к световой.
Согласно симметрии Лоренца, правила физики должны оставаться неизменными вне зависимости от того, стоите вы на месте или движетесь с головокружительной скоростью, а также невзирая на ваше направление. Часы продолжали идти синхронно при вращении Земли, что и стало подтверждением этой идеи.
Два иона иттербия — положительно заряженные атомы — поглощали и испускали свет с определенной частотой, работая как часовые стрелки. Ионы, ориентированные в разных направлениях, вращались вместе с Землей, каждый день совершая полный цикл.
Если бы тиканье атомных часов отличалось в зависимости от их ориентации в пространстве, то эксперимент обнаружил бы ежедневные различия в относительной частоте двух приборов — это нарушило бы симметрию Лоренца. Но атомные часы шли синхронно с точностью до десятой части квадриллионной процента, что примерно в 100 раз выше точности предыдущих испытаний, которым подвергали симметрию Лоренца.
Несмотря на то что симметрию Лоренца уже неоднократно подтверждали, ученые предсказывают, что она не выдержит все испытания, учитывая их возрастающую точность. Некоторые теории квантовой гравитации, нацеленные на объединение Общей теории относительности и квантовой механики, предполагают, что дни симметрии Лоренца сочтены. Однако до сих пор ничто не указывает на скорую гибель принципа.