Оригинальный эксперимент 1887 года был поставлен с целью проверки теорий о существовании эфира — гипотетической всепроникающей среды, которой приписывали роль переносчика света и электромагнитных взаимодействий. Обнаружить следы эфира тогда не удалось; интерпретируя результаты опыта, голландский физик Хендрик Антон Лоренц сформулировал важнейший принцип симметрии (лоренц-ковариантность), который затем был использован Эйнштейном при построении общей теории относительности.

В последние годы, однако, появилось несколько квантовых теорий гравитации, постулирующих возможность нарушения принципа лоренц-ковариантности (см. сообщение «КЛ» об одной из них); судьба этих теорий, очевидно, во многом зависит от того, удастся ли экспериментаторам доказать, что такое нарушение возможно. На опыте этот эффект может проявляться, к примеру, как зависимость скорости света от направления его распространения.

Взяв за основу схему эксперимента Майкельсона — Морли, немецкие ученые сумели приблизительно в 100 миллионов раз уменьшить погрешность проводимых измерений. В опыте были задействованы два оптических резонатора (с установленной парой зеркал в каждом) длиной около 84 мм, ориентированных под прямым углом друг к другу. Длины резонаторов несколько отличались, вследствие чего возникало неравенство резонансных частот. Вся конструкция располагалась на воздушной подушке над гранитной плитой массой 1,3 т.

При проведении эксперимента луч лазера на алюмоиттриевом гранате, легированном неодимом, расщеплялся надвое и направлялся в резонаторы, где полученные лучи отражались от зеркал и снова «объединялись», образуя интерференционную картину. Частоты лазерного излучения с помощью акустооптического модулятора приводились в соответствие с (неодинаковыми) частотами соответствующих резонаторов ν₁ и ν₂. Анализируя зависимость разности ν₁ - ν₂ (частоту биений) от ориентации резонаторов в пространстве, авторы делали вывод о том, влияет ли направление распространения света на его скорость.

За 13 месяцев исследователи успели повернуть установку и провести необходимые измерения около 175 тысяч раз. Собранные данные авторы приводили к величинам, принятым в так называемом расширении стандартной модели (Standard Model Extension), которое формализует нарушения принципа лоренц-ковариантности в виде 19 измеряемых параметров. В экспериментах были определены восемь параметров; как оказалось, четыре из них отличаются от нуля приблизительно на 2•10^-17, один — на 10^-16, а три оставшихся — примерно на 2•10^-13.

По мнению коллег немецких физиков, увеличение чувствительности аппаратуры еще на несколько порядков позволит зарегистрировать возможное влияние темной энергии на распространение света; один из авторов работы, Стефан Шиллер (Stephan Schiller), уверяет, что в ближайшие десять лет чувствительность можно будет повысить в тысячу раз.

Отчет ученых опубликован в журнале Physical Review Letters; полный текст статьи можно скачать отсюда.

Подготовлено по материалам Physicsworld.Com.

Источник