Satelit MICROSCOPE. Kredit: CNES.

Princip ekvivalence, který patří k základním kamenům Einstenovy obecné relativity, v podstatě říká, že gravitační zrychlení nelze rozlišit od zrychlení pohybem. Používá se v několika podobách. Takzvaný slabý princip ekvivalence, též známý jako Galileovský princip ekvivalence, vychází z univerzálnosti volného pádu. Je založený na tom, že všechny objekty ve stejném gravitačním poli zrychlují stejně, pokud na ně nepůsobí další vlivy. Nezáleží přitom na jejich hmotnosti, tvaru nebo složení.

Pierre Touboul. Kredit: ONERA.

Vědci princip ekvivalence milují a rádi ho vystavují testům. Už se jich odehrála celá řada a v řadě případů šlo o pozoruhodnou vědeckou show, protože bývají divácky atraktivní. Jeden z nejslavnějších testů má na svědomí letos již devadesátiletý astronaut David Scott. Během pobytu na Měsíci v rámci mise Apollo 15 provedl test volného pádu kladívka a peříčka, které pustil ze stejné výšky, a které, přesně podle Einsteina, dopadly ve stejný okamžik.

Doposud nejpřísnější test princip ekvivalence zažil díky experimentu MICROSCOPE, který vedl bohužel nedávno zesnulý francouzský fyzik Pierre Touboul z výzkumného centra Office National d'Etudes et de Recherches Aérospatiales (ONERA) na Université Paris Saclay. V tomto experimentu sehrál klíčovou roli 330kilogramový satelit MICROSCOPE (Micro-Satellite à traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence), který obíhal Zemi od dubna 2016 do října 2018.

Logo. Kredit: ONERA.

Během pobytu na oběžné dráze se na palubě MICROSCOPE odehrávaly dílčí experimenty s volným pádem, z nichž vzešlo množství dat. Dvě třetiny z nich zahrnovala testy se závažími různého složení, se slitinami titanu a platiny. Třetina experimentů využila platinová závaží o stejném složení.

Jde o moderní podobu experimentu barona Eötvöse, jednoho z nejlepších experimentátorů přelomu 19. a 20. století. Experiment MICROSCOPE se dostal až na úroveň přesnosti 10^-15, která je u tohoto typu měření nejpřísnější v historii. Zároveň prý není pravděpodobné, že by byl experiment MICROSCOPE v dohledné době překonán.

Je to skvělý úspěch. Experiment MICROSCOPE mohl fungovat jen na orbitě a před startem satelitu nemohl být v celé šíři vyzkoušen. Nakonec to všechno dobře dopadlo a Einstein opět může slavit. Obecná relativita je teď ještě více pevná v kramflecích, než byla předtím.

Video: Most precise test of general relativity's Weak Equivalence Principle

Literatura

Science Alert 15. 9. 2022.

Physical Review Letters 129: 121102.

Classical and Quantum Gravity 39: 200401.