Нейтрино подтвердили принцип эквивалентности Эйнштейна с рекордной точностью

Коллаборация физиков-теоретиков из Китая и Польши успешно провела прецизионную проверку слабого принципа эквивалентности (WEP), заложенного в фундамент общей теории относительности Эйнштейна. В работе использовались данные о высокоэнергетических нейтрино, приходящих от активных ядер галактик — блазаров TXS 0506+056 и PKS 0735+178, что позволило выйти на рекордные показатели точности в космологических масштабах.

Согласно слабому принципу эквивалентности, траектория движения любой частицы в гравитационном поле не должна зависеть от её внутреннего состава или типа. Исследователи опирались на эффект Шапиро — явление временной задержки при прохождении сигнала через гравитационную «яму». Ключевым нововведением стало включение в расчеты гравитационного потенциала сверхскопления Ланиакея — колоссальной структуры, частью которой является наш Млечный Путь.

В основу методологии легла обработка данных нейтринной обсерватории IceCube. Поскольку блазары генерируют фотоны и нейтрино практически синхронно, они служат эталонными объектами для подобных проверок. Зафиксированные временные интервалы между регистрацией событий составили для TXS 0506+056 175, 15 и 7 суток, а для PKS 0735+178 — 4 суток.

Интеграция гравитационного влияния Ланиакеи позволила оптимизировать измерения, улучшив их точность на 1–3 порядка относительно предшествующих изысканий. Полученный уровень достоверности порядка 10⁻⁷ оказался на шесть порядков выше ограничений, выведенных ранее при анализе вспышки сверхновой SN1987A. Это является весомым аргументом в пользу того, что нейтрино и фотоны следуют идентичными путями в искривленном пространстве-времени.

Ценность научного подхода заключается в использовании Ланиакеи в качестве своеобразной «гравитационной линзы времени», что радикально повысило чувствительность эксперимента. Благодаря этому удалось уточнить параметры для ряда ранее исследованных объектов, например, PKS B1424-418, где предел точности вырос с 10⁻⁴ до 10⁻⁶.

Ученые призывают с осторожностью интерпретировать результаты из-за возможных систематических погрешностей, вызванных внутренними процессами в самих блазарах. Тем не менее, данное исследование подтверждает универсальность принципа эквивалентности для релятивистских частиц с недоступной ранее точностью.

В будущем запуск детекторов нового поколения, таких как KM3NeT и CTAO, позволит существенно расширить статистическую базу событий. Это даст возможность выявить более тонкие гравитационные эффекты, что критически важно для поиска «новой физики» вне рамок Стандартной модели и дальнейшего укрепления статуса ОТО как фундаментальной теории гравитации.

Источник: iXBT