(Phys.org) — Natuurkundigen hebben een test uitgevoerd om de effecten van de uitdijing van het heelal te onderzoeken, in de hoop vragen te beantwoorden als "heeft de uitdijing van het heelal invloed op laboratoriumexperimenten?", "kan deze expansie de lengte van vaste objecten en de tijd gemeten door atoomklokken anders veranderen, in strijd met het equivalentiebeginsel van Einstein?", en "heeft ruimtetijd een schuimachtige structuur die de snelheid van fotonen in de loop van de tijd enigszins verandert?", een idee dat licht zou kunnen werpen op het verband tussen de algemene relativiteitstheorie en kwantumzwaartekracht.

In hun studie gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , E. Wiens, A.Yu. Nevski, en S. Schiller van de Heinrich Heine Universität Düsseldorf in Duitsland hebben een cryogene resonator gebruikt om enkele van de meest nauwkeurige metingen tot nu toe te doen aan de lengtestabiliteit van een vast object. Algemeen, de resultaten geven een verdere bevestiging van het equivalentieprincipe van Einstein, waarop de algemene relativiteitstheorie is gebaseerd. En in overeenstemming met eerdere experimenten, de onderzoekers vonden geen bewijs van ruimtetijdschuim.

"Het is niet gemakkelijk om manieren voor te stellen om de gevolgen van de uitdijing van het heelal in het laboratorium te testen (in tegenstelling tot het bestuderen van verre sterrenstelsels), " vertelde Schiller" Phys.org . "Onze aanpak is een manier om zo'n test uit te voeren. Dat we geen enkel effect hebben waargenomen, komt overeen met de voorspelling van de algemene relativiteitstheorie."

In de loop van vijf maanden, de onderzoekers maten dagelijks de lengte van de resonator door de frequentie te meten van een elektromagnetische golf die erin gevangen zit. Om alle thermische bewegingen te onderdrukken, de onderzoekers bedienden de resonator bij cryogene temperatuur (1,5 graden boven het absolute nulpunt). In aanvulling, externe verstoringen, zoals kantelen, bestraling door laserlicht, en enkele andere effecten die het apparaat zouden kunnen destabiliseren, werden zo klein mogelijk gehouden.

Om de frequentie van de resonator te meten, de onderzoekers gebruikten een atoomklok. Elke verandering in frequentie zou erop wijzen dat de verandering in lengte van de resonator verschilt van de verandering in tijd gemeten door de atoomklok.

Het experiment detecteerde vrijwel geen verandering in frequentie, of "zero drift" - meer precies, de gemiddelde fractionele drift werd gemeten als ongeveer 10 ^-20 /tweede, overeenkomend met een afname in lengte die de onderzoekers beschrijven als equivalent aan het afzetten van niet meer dan één laag moleculen op de spiegels van de resonator gedurende een periode van 3000 jaar. Deze drift is de kleinste waarde die tot nu toe voor een resonator is gemeten.

Een van de belangrijkste implicaties van het nulresultaat is dat het het equivalentieprincipe verder ondersteunt. Geformuleerd door Einstein in de vroege jaren 1900, het equivalentieprincipe is het idee dat zwaartekracht en versnelling - zoals de versnelling die een persoon zou voelen in een opwaarts versnellende lift in de ruimte - equivalent zijn.

Dit principe leidt tot verschillende verwante concepten, een daarvan is lokale positie-invariantie, waarin staat dat de niet-zwaartekrachtwetten van de natuurkunde (bijvoorbeeld elektromagnetisme) zijn overal hetzelfde. In het huidige experiment elke hoeveelheid resonantiedrift zou de lokale positie-invariantie hebben geschonden. Langs soortgelijke lijnen, elke hoeveelheid resonantiedrift zou ook de algemene relativiteitstheorie hebben geschonden, aangezien de algemene relativiteitstheorie veranderingen in de lengte van vaste objecten veroorzaakt door de uitdijing van het universum verbiedt.

Eindelijk, het experiment probeerde ook het hypothetische bestaan ​​van ruimtetijdschuim te detecteren. Een van de effecten van spacetime-schuim zou zijn dat herhaalde metingen van een lengte fluctuerende resultaten zouden opleveren. De hier gerapporteerde constante meetresultaten geven daarom aan dat dergelijke fluctuaties, als ze al bestaan, moet heel klein zijn.

In de toekomst, de onderzoekers hopen dat de uiterst nauwkeurige meettechniek met de cryogene resonator ook voor andere toepassingen kan worden gebruikt.

"Een van de grootste resultaten van dit werk is dat we een aanpak hebben ontwikkeld om een ​​optische resonator te maken en te bedienen die extreem weinig drift heeft, "Zei Schiller. "Dit kan toepassingen hebben op het gebied van atoomklokken en precisiemetingen, bijvoorbeeld voor het radarvolgen van ruimtevaartuigen in de verre ruimte."

© 2017 Fys.org