Российские ученые намерены проверить справедливость Общей теории относительности (ОТО) Альберта Эйнштейна с ранее недостижимой точностью. С помощью орбитального телескопа, вращающегося вокруг Земли, отечественные специалисты подтвердили, что на нашей планете часы идут медленнее, чем в космосе. Полученные данные совпадают с ранее проведенными измерениями и предсказаниями Эйнштейна. Теперь российские специалисты собираются уменьшить погрешность результатов в 10 раз — и проверить ОТО с точностью в тысячную долю процента раньше европейских коллег.
В Астрокосмическом центре Физического института Российской академии наук (ФИАН) «Известиям» рассказали, что летом 2017 года была завершена основная часть наблюдений по проверке теории Эйнштейна. Она проводилась с использованием вращающегося на расстоянии 350 тыс. км российского орбитального телескопа «Спектр-Р» (проект «Радиоастрон»). С борта аппарата на Землю посылались радиосигналы, синхронизованные по сверхточным бортовым водородным часам российского производства. По изменению в частоте принятого на Земле сигнала было рассчитано замедление времени вблизи объектов с большой массой.
— На Земле часы идут медленнее, чем в космосе, потому что у нас гравитационный потенциал выше, чем в областях, где находится спутник, — рассказал «Известиям» заведующий лабораторией ФИАН, руководитель научной программы проекта «Радиоастрон», член-корреспондент РАН Юрий Ковалев.
По его словам, данные только с одной орбиты позволили подтвердить положения общей теории относительности с точностью в одну сотую долю процента. Как пояснил «Известиям» член гравитационной группы проекта «Радиоастрон» из МГУ им. М.В. Ломоносова Дмитрий Литвинов, точность проверки будет на порядок лучше после обработки всех данных.
— За годы работы «Радиоастрона» проведено очень большое количество измерений, — рассказал он. — В ходе обработки всей полученной информации мы надеемся достичь точности проверки в одну тысячную долю процента.
Предыдущий подобный эксперимент проводился в 1976 году. Тогда США запустили специализированный научный зонд Gravity Probe A на высоту 10 тыс. км. Полученные российскими специалистами данные совпадают с этими измерениями 40-летней давности. Однако в получении более точных результатов их могут опередить европейские коллеги, которые обрабатывают данные с двух не используемых по назначению навигационных спутников Galileo.
Конкурентов российским ученым создали отечественные инженеры. В 2014 году они допустили ошибку, прокладывая трубопровод на разгонном блоке «Фрегат». Тот использовался для выведения на орбиту двух европейских навигационных космических аппаратов Galileo. Из-за этой ошибки спутники оказались на нерасчетной орбите. Европейское космическое агентство (ЕКА) приняло решение о невозможности их использования по назначению. Тогда аппараты решили применить для проверки ОТО.
Как рассказали «Известиям» в российском представительстве ЕКА, с использованием спутников Galileo данные о влиянии гравитации на ход времени уточнены в три раза по сравнению с ранее полученными результатами. Работы выполняют обсерватория SYRTE в Париже и университет ZARM в Бремене. В будущем они рассчитывают улучшить результаты.
Преподаватель кафедры общей физики МФТИ Станислав Виноградов считает, что исследование влияния гравитации на ход времени имеет большое значение для подтверждения ОТО.
— В отличие от Специальной теории относительности, ОТО не является стопроцентно проверенной, — сказал «Известиям» Станислав Виноградов. — Никаких опытных фактов, противоречащих Общей теории относительности, не найдено. Зато существует большое количество ее экспериментальных подтверждений — например, недавно открытые гравитационные волны. Тем не менее замедление времени проверено пока еще не очень надежно. Ученые всего мира предлагают различные варианты изменения и доработки ОТО. В связи с этим необходимо до конца выяснить, в полной ли мере теория удовлетворяет опытным фактам или все-таки требует коррекции.
Согласно Общей теории относительности, время в разных условиях течет по-разному. В условиях сильной гравитации — например, вблизи звезд и массивных планет — для внешнего наблюдателя время течет медленнее. Вблизи же черной дыры, где гравитация чрезвычайно сильна, время с точки зрения внешнего наблюдателя практически останавливается.