В рамках недавнего исследования ученые проверили основополагающий физический принцип, называемый симметрией Лоренца. Сравнение времени, измеренного двумя высокоточными атомными часами, вновь подтвердило верность теории Эйнштейна.
В течение полугода два атомных часов, использующих одиночные ионы иттербия, демонстрировали синхронность. Об этом сообщают ученые сообщают в статье для журнала Nature. Такая синхронность часов поддерживает принцип, известный как симметрия Лоренца. Он послужил основой Специальной теории относительности, созданная Альбертом Эйнштейном в начале 1900-х годов и объясняющая законы движения при скоростях, сопоставимых со скоростью света.
В соответствии с симметрией Лоренца, физические законы должны сохранять свою форму, независимо от того, находится ли наблюдатель в состоянии покоя или движетесь с головокружительной скоростью, а также невзирая на ваше направление. Часы продолжали идти синхронно при вращении Земли, что и стало подтверждением этой идеи.
Иттербий, состоящий из двух положительно заряженных атомов, поглощал и излучал свет с фиксированной частотой, подобно механизмам часов. Ионы, расположенные под разными углами, синхронно вращались, совершая полный оборот за сутки.
Если бы частота тикания атомных часов варьировалась в зависимости от их положения 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 многократное подтверждение симметрии Лоренца, исследователи 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.