(Phys.org) —Os físicos realizaram um teste projetado para investigar os efeitos da expansão do universo - na esperança de responder a perguntas como "a expansão do universo afeta os experimentos de laboratório?", "pode ​​esta expansão mudar o comprimento de objetos sólidos e o tempo medido por relógios atômicos de forma diferente, em violação do princípio de equivalência de Einstein? ", e "o espaço-tempo tem uma estrutura em forma de espuma que muda ligeiramente a velocidade dos fótons ao longo do tempo?", uma ideia que poderia lançar luz sobre a conexão entre a relatividade geral e a gravidade quântica.

Em seu estudo publicado em Cartas de revisão física , E. Wiens, A.Yu. Nevsky, e S. Schiller, da Heinrich Heine Universität Düsseldorf, na Alemanha, usaram um ressonador criogênico para fazer algumas das medições mais precisas já feitas sobre a estabilidade do comprimento de um objeto sólido. Geral, os resultados fornecem uma confirmação adicional do princípio de equivalência de Einstein, que é o fundamento sobre o qual a teoria da relatividade geral se baseia. E de acordo com os experimentos anteriores, os pesquisadores não encontraram evidências de espuma no espaço-tempo.

"Não é fácil imaginar maneiras de testar as consequências da expansão do universo que ocorrem em laboratório (em oposição ao estudo de galáxias distantes), "Schiller disse Phys.org . "Nossa abordagem é uma forma de realizar esse teste. O fato de não termos observado nenhum efeito é consistente com a previsão da relatividade geral."

Ao longo de cinco meses, os pesquisadores fizeram medições diárias do comprimento do ressonador medindo a frequência de uma onda eletromagnética presa nele. Para suprimir todo movimento térmico, os pesquisadores operaram o ressonador em temperatura criogênica (1,5 graus acima do zero absoluto). Além disso, perturbações externas, como inclinação, irradiação por luz laser, e alguns outros efeitos que podem desestabilizar o dispositivo foram mantidos tão pequenos quanto possível.

Para medir a frequência do ressonador, os pesquisadores usaram um relógio atômico. Qualquer mudança na frequência indicaria que a mudança no comprimento do ressonador difere da mudança no tempo medida pelo relógio atômico.

O experimento não detectou praticamente nenhuma mudança na frequência, ou "deriva zero" - mais precisamente, a deriva fracionária média foi medida em cerca de 10 ^-20 /segundo, correspondendo a uma diminuição no comprimento que os pesquisadores descrevem como equivalente a depositar não mais do que uma camada de moléculas nos espelhos do ressonador durante um período de 3.000 anos. Este desvio é o menor valor medido até agora para qualquer ressonador.

Uma das implicações mais importantes do resultado nulo é que ele fornece suporte adicional para o princípio de equivalência. Formulado por Einstein no início de 1900, o princípio de equivalência é a ideia de que a gravidade e a aceleração - como a aceleração que uma pessoa sentiria em um elevador em aceleração ascendente no espaço - são equivalentes.

Este princípio leva a vários conceitos relacionados, um dos quais é a invariância de posição local, que afirma que as leis não gravitacionais da física (por exemplo, eletromagnetismo) são iguais em todos os lugares. No experimento atual, qualquer quantidade de deriva de ressonância teria violado a invariância de posição local. Em linhas semelhantes, qualquer quantidade de deriva de ressonância também teria violado a relatividade geral, uma vez que a relatividade geral proíbe mudanças no comprimento de objetos sólidos causadas pela expansão do universo.

Finalmente, o experimento também tentou detectar a existência hipotética de espuma no espaço-tempo. Um dos efeitos da espuma do espaço-tempo seria que medições repetidas de um comprimento produziriam resultados flutuantes. Os resultados de medição constantes relatados aqui, portanto, indicam que tais flutuações, se eles existem, deve ser muito pequeno.

No futuro, os pesquisadores esperam que a técnica de medição extremamente precisa usando o ressonador criogênico possa ser usada para outras aplicações.

"Um dos maiores resultados deste trabalho é que desenvolvemos uma abordagem para fazer e operar um ressonador óptico que tem um desvio extremamente pequeno, "Disse Schiller." Isso poderia ter aplicações no campo dos relógios atômicos e medições de precisão - por exemplo, para o rastreamento por radar de espaçonaves no espaço profundo. "

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