Международная команда физиков-теоретиков из Китая и Польши провела масштабную проверку слабого принципа эквивалентности (WEP), заложенного в основу общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Для эксперимента ученые использовали данные о высокоэнергетических нейтрино, пришедших из далеких блазаров TXS 0506+056 и PKS 0735+178. Полученные результаты подтвердили справедливость принципа с рекордной точностью.
Слабый принцип эквивалентности постулирует, что любые объекты в гравитационном поле движутся по идентичным траекториям вне зависимости от их физической природы. В своей работе исследователи опирались на эффект Шапиро — явление релятивистского замедления сигнала при прохождении через гравитационную область. Ключевым нововведением стало включение в расчеты гравитационного потенциала сверхскопления Ланиакея — колоссальной структуры, частью которой является и наш Млечный Путь.
Методология и анализ данных
Для проверки ученые проанализировали временные задержки сигналов, зафиксированные обсерваторией IceCube. Поскольку блазары испускают нейтрино и фотоны практически синхронно, они служат идеальными «природными лабораториями». В ходе наблюдений были выявлены задержки сигналов в 175, 15 и 7 дней для объекта TXS 0506+056, а также 4 дня для PKS 0735+178.
Учет влияния Ланиакеи позволил повысить точность измерений на 1–3 порядка относительно предыдущих работ. Итоговая точность достигла показателя 10⁻⁷, что на шесть порядков превосходит данные, полученные ранее при изучении сверхновой SN1987A. Это стало веским доказательством того, что нейтрино и фотоны следуют по одним и тем же геодезическим линиям в искривленном пространстве-времени.
Новый взгляд на гравитационное линзирование
Авторы исследования применили метод использования Ланиакеи в качестве своеобразной «гравитационной линзы времени». Такой подход существенно увеличил чувствительность теста, позволив пересмотреть данные по другим источникам — например, для PKS B1424–418 точность ограничений была улучшена с 10⁻⁴ до 10⁻⁶.
Несмотря на высокую точность, ученые призывают к осторожности в интерпретации. Существуют определенные систематические неопределенности, вызванные внутренними процессами в самих источниках излучения. Тем не менее, работа в очередной раз доказывает, что общая теория относительности остается фундаментально верной метрической теорией гравитации.
Перспективы развития
В будущем ввод в эксплуатацию обсерваторий следующего поколения, таких как KM3NeT и CTAO, обеспечит ученых гораздо более обширной статистикой. Это позволит исследовать еще более тонкие гравитационные эффекты и, возможно, обнаружить отклонения, указывающие на физику за пределами Стандартной модели.
