ИСТИНА |
Войти в систему Регистрация |
|
Интеллектуальная Система Тематического Исследования НАукометрических данных |
||
Проект направлен на развитие новых экспериментальных и теоретических методов прецизионных гравитационных измерений, проводимых в земной лаборатории, повышение точности определения фундаментальных физических и астрономических констант. Основное направление исследований составит подготовка новых экспериментов по измерению Ньютоновской гравитационной постоянной и проверке принципа эквивалентности с помощью высокодобротных крутильных весов. Ньютоновская гравитационная постоянная G относится к фундаментальным и универсальным константам природы. Гравитационная постоянная входит в систему основных астрономических постоянных и играет важную роль в астрометрии и небесной механике. Точность определения гравитационной постоянной G ниже, чем других фундаментальных констант, прогресс в изменении G проявляется относительно медленно. Широко обсуждаются гипотезы и модели с возможной функциональной зависимостью гравитационной постоянной, в том числе, от космологического времени, расстояния между взаимодействующими телами (нарушения закона обратных квадратов), химического состава взаимодействующих масс (нарушение принципа эквивалентности). Принцип эквивалентности, или эквивалентность гравитационной и инерционной масс, один из наиболее фундаментальных принципов в природе. В проекте теоретически и экспериментально предполагается изучить ряд проблем, связанных с повышением точности проводимых экспериментов. Особое внимание будет уделено изучению локальных гравитационных эффектов и эффектов окружающего широкополосного сейсмического шума и их влияния на прецизионные гравитационные измерения. Теоретические направления исследований предполагают развитие новых методов изучения возможного нарушения принципа эквивалентности, стабильности и возможных вариаций гравитационной постоянной и других фундаментальных физических констант (ФФК) в рамках теорий с дополнительными измерениями и обобщенных теорий гравитации, а также анализ новых предложений по определению единиц СИ, основанных на ФФК, которые предполагается ввести в 2014-2015 годах. Для выполнения работ по проекту участники с российской (ГАИШ МГУ) и китайской (HUST) стороны заключили Совместное соглашение (Joint Agreement) и План сотрудничества (Cooperative Plan), которые определяют сотрудничество на основе “on going” проекта Государственного фонда естественных наук (ГФЕН) Китая № NSFC 41127002 и гранта РФФИ.
Китайским партнером при участии российской стороны созданы две новые экспериментальные установки для измерения гравитационной постоянной двумя разными методами: динамическим методом и методом компенсации угловых ускорений. В обеих установках использованы новые оригинальные технологические решения. Новизна также заключается в том, что впервые в одной лаборатории выполняются два эксперимента по измерению G разными методами. Эксперименты еще не закончены, окончательные результаты ожидаются в наступившем году. Безусловно, результат будет мирового уровня Предложена новая схема измерения ППН параметра γ кластером спутников в гравитационном поле Земли. Ключевым элементом схемы из 4-х спутников является ее избыточность: измеряя 5 независимых расстояний между спутниками, можно вычислить в эвклидовом пространстве шестое, но одновременно его нужно измерить. Разность между измеренным и вычисленными значениями дает величину релятивистского эффекта, из которого вычисляется γ. Комплексный теоретико-экспериментальный подход к решению задач проекта позволяюет не только решать конкретные экспериментальные задачи, но и рассматривать проблему фундаментальной гравитации в целом, анализируя и принимая во внимание все ее аспекты.
грант РФФИ |
# | 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. |
Для прикрепления результата сначала выберете тип результата (статьи, книги, ...). После чего введите несколько символов в поле поиска прикрепляемого результата, затем выберете один из предложенных и нажмите кнопку "Добавить".