Физики проверили теории Эйнштейна с помощью лазера и зеркал на Луне

Наблюдения за тем, как лазерные лучи отражаются от поверхности зеркал на Луне, оставленных астронавтами "Аполлонов", помогли физикам проверить основные постулаты теории относительности и не найти их нарушений. 

"Мы знаем, что физика не закончится на Стандарной модели и на общей теории относительности. Более того, сегодня мы очень хорошо понимаем, что объединить оба этих аспекта современной физики фактически невозможно. Для того, чтобы это было возможно, нам нужно "поломать" преобразования Лоренца", — объясняет Мари-Кристин Ангонин (Marie-Christine Angonin) из Сорбонны (Франция).

Один из ключевых принципов общей теории относительности Эйнштейна гласит, что все законы, которые описывают поведение Вселенной, работают одинаковым образом во всех системах отсчета и вне зависимости от углов их поворота. Более того, они должны работать одинаково даже тогда, когда время начинает идти не вперед, а назад. 

Часть из таких "обращений во времени" не совместимы с квантовой физикой, Стандартной моделью микромира и многими другими теориями и наблюдаемыми фактами. Это заставляет ученых искать, как могут нарушаться подобные принципы, экспериментируя со скоростью света.

Одним из первых примеров подобных проверок стали замеры расстояния от Луны до Земли, которые проводятся при помощи уголковых отражателей, оставленных на спутнице планеты астронавтами миссий "Аполлон", или расположенных на советских луноходах.

Благодаря сравнительно небольшому удалению и сверхточным атомным часам возможно измерить расстояние до Луны с очень высокой точностью, вплоть до сантиметра. Кроме того, астрономы научились очень точно просчитывать характер движения Луны по ее орбите вокруг Земли. Сравнивая эти показатели, можно понять, нарушаются ли постулаты теории относительности или нет. 

Подобные опыты уже неоднократно проводились, в том числе, с использованием квантовых компьютеров, но ученым ни разу не удалось зафиксировать сдвиги в в скорости света. Ангонин и ее коллеги повторили опыты, используя данные за последние 44 года, в общей сложности проанализировав свыше 20 тысяч "обстрелов" Луны лазером.

Эти данные физики сравнили с расчетами лунной орбиты, полученными при помощи "расширенной" Стандартной модели физики, комбинирующей принципы и теории мира элементарных частиц и принципы, изложенные в общей теории относительности Эйнштейна. Подобные расчеты орбиты, по словам ученых, гораздо точнее, чем "обычные" методики ее вычисления, так как они учитывают все релятивистские эффекты, возникающие при движении света между двумя вращающимися телами.

Сравнение этих расчетов и данных по "обстрелу" Луны не продемонстрировало никаких заметных отклонений, что показывает, что теория относительности корректно описывает реальность. Иными словами, нарушения симметрии законов физики или не существуют, или они настолько малы, что текущие опыты их не показывают. Ангонин и ее коллеги планируют продолжить эти наблюдения, чтобы понять, так ли это на самом деле.