(Phys.org)—I fisici hanno eseguito un test progettato per indagare sugli effetti dell'espansione dell'universo, sperando di rispondere a domande come "l'espansione dell'universo influisce sugli esperimenti di laboratorio?", "potrebbe questa espansione cambiare la lunghezza degli oggetti solidi e il tempo misurato dagli orologi atomici in modo diverso, in violazione del principio di equivalenza di Einstein?", e "lo spaziotempo ha una struttura simile alla schiuma che cambia leggermente la velocità dei fotoni nel tempo?", un'idea che potrebbe far luce sulla connessione tra relatività generale e gravità quantistica.

Nel loro studio pubblicato in Lettere di revisione fisica , E. Vienna, A.Yu. Nevskij, e S. Schiller della Heinrich Heine Universität Düsseldorf in Germania hanno utilizzato un risonatore criogenico per effettuare alcune delle misurazioni più precise finora sulla stabilità della lunghezza di un oggetto solido. Globale, i risultati forniscono un'ulteriore conferma del principio di equivalenza di Einstein, che è il fondamento su cui si basa la teoria della relatività generale. E in accordo con precedenti esperimenti, i ricercatori non hanno trovato prove di schiuma spaziotemporale.

"Non è facile immaginare modi di testare le conseguenze dell'espansione dell'universo che si verificano in laboratorio (al contrario di studiare galassie lontane), "Schiller ha detto Phys.org . "Il nostro approccio è un modo per eseguire un test del genere. Il fatto che non abbiamo osservato alcun effetto è coerente con la previsione della relatività generale".

Nel giro di cinque mesi, i ricercatori hanno effettuato misurazioni giornaliere della lunghezza del risonatore misurando la frequenza di un'onda elettromagnetica intrappolata al suo interno. Per sopprimere tutti i movimenti termici, i ricercatori hanno utilizzato il risonatore a temperatura criogenica (1,5 gradi sopra lo zero assoluto). Inoltre, disturbi esterni, come inclinazione, irradiazione mediante luce laser, e alcuni altri effetti che potrebbero destabilizzare il dispositivo sono stati mantenuti il ​​più piccoli possibile.

Per misurare la frequenza del risonatore, i ricercatori hanno utilizzato un orologio atomico. Qualsiasi variazione di frequenza indicherebbe che la variazione di lunghezza del risonatore differisce dalla variazione di tempo misurata dall'orologio atomico.

L'esperimento non ha rilevato praticamente alcun cambiamento di frequenza, o "deriva zero" - più precisamente, la deriva frazionaria media è stata misurata pari a circa 10 ^-20 /secondo, corrispondente a una diminuzione della lunghezza che i ricercatori descrivono come equivalente al deposito di non più di uno strato di molecole sugli specchi del risonatore per un periodo di 3000 anni. Questa deriva è il valore più piccolo misurato finora per qualsiasi risonatore.

Una delle implicazioni più importanti del risultato nullo è che fornisce ulteriore supporto per il principio di equivalenza. Formulato da Einstein nei primi anni del 1900, il principio di equivalenza è l'idea che la gravità e l'accelerazione, come l'accelerazione che una persona proverebbe in un ascensore con accelerazione verso l'alto nello spazio, sono equivalenti.

Questo principio porta a diversi concetti correlati, uno dei quali è l'invarianza di posizione locale, che afferma che le leggi non gravitazionali della fisica (ad esempio, elettromagnetismo) sono le stesse ovunque. Nell'esperimento in corso, qualsiasi quantità di deriva di risonanza avrebbe violato l'invarianza di posizione locale. Lungo linee simili, qualsiasi quantità di deriva di risonanza avrebbe anche violato la relatività generale, poiché la relatività generale vieta le modifiche alla lunghezza degli oggetti solidi causate dall'espansione dell'universo.

Finalmente, l'esperimento ha anche tentato di rilevare l'esistenza ipotetica della schiuma spaziotemporale. Uno degli effetti della schiuma spaziotemporale sarebbe che misurazioni ripetute di una lunghezza produrrebbero risultati fluttuanti. I risultati di misurazione costanti qui riportati indicano quindi che tali fluttuazioni, se esistono del tutto, deve essere molto piccolo.

Nel futuro, i ricercatori sperano che la tecnica di misurazione estremamente precisa che utilizza il risonatore criogenico possa essere utilizzata per altre applicazioni.

"Uno dei più grandi risultati di questo lavoro è che abbiamo sviluppato un approccio per realizzare e far funzionare un risonatore ottico che ha una deriva estremamente ridotta, " Ha detto Schiller. "Questo potrebbe avere applicazioni nel campo degli orologi atomici e delle misurazioni di precisione, ad esempio, per il tracciamento radar di veicoli spaziali nello spazio profondo".

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