Наземные фундаментальные гравитационные эксперименты: теоретические и экспериментальные аспектыНИР

Источник финансирования НИР

грант РФФИ

Этапы НИР

# Сроки Название
1 1 марта 2013 г.-31 декабря 2013 г. Наземные фундаментальные гравитационные эксперименты: теоретические и экспериментальные аспекты
Результаты этапа: Методом численного моделирования исследовано влияние локальных гравитационных эффектов и эффектов окружающего широкополосного сейсмического шума на прецизионные гравитационные измерения в условиях подземной лаборатории. Показано, что неопределенность в значении гравитационной постоянной в несколько ppm обеспечивается уровнем окружающего сейсмического шума с амплитудой не выше 10-2 мГал. На основе данных трех приборов (лазерного интерферометра-деформографа, трехкоординатного сейсмографа и относительного гравиметра) экспериментально исследованы широкополосный сейсмический шум и вариации локального гравитационного поля в условиях подземной лаборатории БНО ИЯИ РАН. Показано, что в диапазоне частот 0.1 – 15 гц (диапазон собственных частот маятниковых колебаний крутильных весов) уровень сейсмических шумов не превосходит 10-4 – 10-3 мГал, что создает идеальные условия для проведения прецизионных гравитационных экспериментов. Предложена концепция нового эксперимента проверки ПЭ в гравитационном поле Солнца в наземной лаборатории. Ожидаемый уровень проверки ПЭ ~10-13. В рамках концепции эксперимента рассмотрены вопросы дизайна дифференциального акселерометра и выбора материала для пробных масс. В Центре гравитационных экспериментов HUST созданы две экспериментальные установки для измерения гравитационной постоянной двумя разными методами: динамическим методом и методом компенсации угловых ускорений. В обеих установках использованы новые оригинальные технологические решения. Эксперименты находятся в высокой степени готовности, результаты ожидаются в наступившем году. Планируемая точность значения гравитационной постоянной – 20-25 ppm. Разработан и исследован новый класс теоретических моделей с вариациями как α, так и G (и, возможно, других констант) в единой схеме в системах отсчета Эйнштейна и Йордана, в рамках многомерной нелинейной по кривизне теории гравитации. Совместно с китайским партнером принято решение, что перспективное направление сотрудничества будет связано с разработкой фундаментальных гравитационных экспериментов, базирующихся на космических аппаратах. В частности, будет готовиться проект эксперимента по измерению ППН параметров с использованием кластера спутников в гравитационном поле Земли.
2 1 января 2014 г.-31 декабря 2014 г. Наземные фундаментальные гравитационные эксперименты: теоретические и экспериментальные аспекты
Результаты этапа: С целью получения достоверного значения гравитационной постоянной на уровне 20-25 ppm в Центре гравитационных экспериментов HUST реализованы две экспериментальные установки для измерения гравитационной постоянной двумя разными методами: динамическим методом и методом компенсации угловых ускорений. В обеих установках использованы новые оригинальные технологические решения. Эксперименты находятся в высокой степени готовности, идет набор данных. Конечные результаты ожидаются в наступившем году. В отчетном году начато новое направление российско-китайского сотрудничества - разработка концепции и в конечном итоге реализация экспериментов по проверке релятивистской гравитации с использованием кластера спутников на орбите вокруг Земли. В рамках этого направления предложена схема орбитальной конфигурации спутников в гравитационном поле Земли для измерения постньютоновского параметра γ на уровне 10-9. Исследованы временные вариации сейсмического шума в условиях подземной лаборатории по данным Баксанского лазерного интерферометра ГАИШ. Оценка по многолетним данным показывает, что фоновый уровень шума не превышает 0.02 -0.04 мкм, что создает практически идеальные условия для проведения прецизионных экспериментов с крутильными весами. Рассмотрены возможные вариации гравитационной постоянной в обобщенных теориях гравитации и космологических моделях. Показано, что скалярное поле, имеющееся во многих теориях, приводит к переменности гравитационной константы. Получены оценки на возможные вариации G, следующие из имеющихся наблюдательных данных. Выполнен анализ путей достижения необходимых точностей определения ФФК для перехода на новые определения основных единиц СИ.