تصف نظرية أينشتاين العامة للنسبية الجاذبية من حيث هندسة المكان والزمان. لكن قياس انحناء الفضاء هذا صعب. ومع ذلك ، استخدم العلماء الآن مجموعة واسعة من المقاريب الراديوية على مستوى القارة لإجراء قياس دقيق للغاية لانحناء الفضاء الناجم عن جاذبية الشمس. تعد هذه التقنية الجديدة بالمساهمة بشكل كبير في دراسة فيزياء الكم.
"إن قياس انحناء الفضاء الناجم عن الجاذبية هو أحد أكثر الطرق حساسية لمعرفة كيف ترتبط نظرية النسبية العامة لأينشتاين بفيزياء الكم. قال سيرجي كوبيكين من جامعة ميسوري إن توحيد نظرية الجاذبية مع نظرية الكم هو هدف رئيسي لفيزياء القرن الحادي والعشرين ، وهذه القياسات الفلكية هي مفتاح لفهم العلاقة بين الاثنين.
استخدم كوبيكين وزملاؤه نظام التلسكوب الراديوي طويل المدى (VLBA) التابع للمؤسسة الوطنية للعلوم لقياس انحناء الضوء الذي تسببه جاذبية الشمس في جزء واحد من 30,000 3333 (تم تصحيحها بواسطة NRAO وتم تحديثها هنا بتاريخ 9/03/09 - راجع هذا الرابط المقدم من Ned Wright من UCLA لمزيد من المعلومات حول الانحراف وتأخير الضوء). مع مزيد من الملاحظات ، يقول العلماء أن تقنية الدقة الخاصة بهم يمكن أن تجعل القياس الأكثر دقة لهذه الظاهرة على الإطلاق.
تنبأ ألبرت أينشتاين بانحناء ضوء النجوم بواسطة الجاذبية عندما نشر نظريته عن النسبية العامة في عام 1916. وفقًا لنظرية النسبية ، فإن الجاذبية القوية لجسم ضخم مثل الشمس تنتج انحناء في الفضاء القريب ، مما يغير مسار الضوء أو موجات الراديو تمر بالقرب من الجسم. وقد لوحظت هذه الظاهرة لأول مرة خلال كسوف الشمس في عام 1919.
على الرغم من إجراء العديد من القياسات للتأثير على مدار التسعين عامًا المتداخلة ، إلا أن مشكلة دمج النسبية العامة ونظرية الكم تتطلب ملاحظات أكثر دقة من أي وقت مضى. يصف الفيزيائيون انحناء الفضاء وانحناء الجاذبية كمعلمة تسمى "غاما". ترى نظرية أينشتاين أن غاما يجب أن يساوي 1.0 بالضبط.
وقال كوبيكين: "حتى القيمة التي تختلف بمقدار جزء واحد في المليون عن 1.0 سيكون لها نتائج كبيرة على هدف توحيد نظرية الجاذبية ونظرية الكم ، وبالتالي في التنبؤ بالظواهر في المناطق عالية الجاذبية بالقرب من الثقوب السوداء".
لإجراء قياسات دقيقة للغاية ، لجأ العلماء إلى VLBA ، وهو نظام من المقاريب الراديوية على مستوى القارة يتراوح من هاواي إلى جزر فيرجن. يوفر VLBA القدرة على إجراء قياسات الموقع الأكثر دقة في السماء والصور الأكثر تفصيلاً لأي أداة فلكية متاحة.
قام الباحثون بملاحظاتهم عندما مرت الشمس تقريبًا أمام أربعة كوازارات بعيدة - مجرات بعيدة ذات ثقوب سوداء فائقة الضخامة في نوىهم - في أكتوبر 2005. تسببت جاذبية الشمس في تغييرات طفيفة في المواضع الظاهرة للكوازارات لأنها حوّلت الراديو موجات قادمة من الأجسام البعيدة.
وكانت النتيجة قيمة جاما المقاسة 0.9998 +/- 0.0003 ، باتفاق ممتاز مع توقع آينشتاين 1.0.
قال إدوارد فومالونت: "من خلال المزيد من الملاحظات مثل ملاحظاتنا ، بالإضافة إلى القياسات التكميلية مثل تلك التي تم إجراؤها باستخدام مركبة كاسيني الفضائية التابعة لناسا ، يمكننا تحسين دقة هذا القياس بما لا يقل عن أربعة أضعاف ، لتوفير أفضل قياس على الإطلاق لجاما". المرصد الوطني لعلم الفلك الراديوي (NRAO). وأضاف فومالونت: "نظرًا لأن جاما هي معلمة أساسية لنظريات الجاذبية ، فإن قياسها باستخدام طرق الملاحظة المختلفة أمر حاسم للحصول على قيمة يدعمها مجتمع الفيزياء".
عمل كوبيكين وفومالونت مع جون بنسون من NRAO و Gabor Lanyi من مختبر الدفع النفاث التابع لناسا. وقد أبلغوا عن نتائجهم في عدد 10 يوليو من مجلة Astrophysical Journal.
المصدر: NRAO
