Проверка Общей теории относительности (ОТО)

Наблюдения с помощью космического телескопа РадиоАстрон, работающего в режиме интерферометра со сверхдлинной базой, позволили получить множество важных научных результатов [3]. Но, помимо радиоастрономии, коммуникационные сигналы РадиоАстрона, которыми он обменивался с Землей, представили возможность проверить общерелятивистский эффект гравитационного красного смещения в новых условиях. Спутник двигался по вытянутой орбите, достигая в апогее удаления 350 тыс. км от Земли. Разность гравитационных потенциалов U приводила к различию скорости хода атомных часов на спутнике и на наземной станции слежения. В предшествующем эксперименте Gravity-Probe A водородный стандарт времени поднимался на ракете на высоту 10⁴ км, и точность измерения гравитационного красного смещения достигала ≈ 1.4×10^−-4, а на спутниках Галилео была получена точность ≈ 3×10⁻⁵. В.Н. Руденко (ГАИШ им. П.К. Штернберга МГУ) и его коллеги из нескольких российских организаций смогли достичь в эксперименте на РадиоАстроне точности e = (1.57 ± 3.96) × 10⁻⁵, где параметр e характеризует отклонение от предсказаний ОТО в виде Δf/f = (1+e)ΔU/c², где c – скорость света [4]. Применялась методика измерений с компенсацией эффекта Доплера первого порядка со сменой режимов синхронизации (переключениями между одно- и двухпутевыми режимами). Также была решена сложная задача по учёту других эффектов, вызывающих сдвиг частоты f, таких как приливные потенциалы Луны и Солнца, влияние несферичности Земли, атмосферный сдвиг (включая ионосферу и тропосферу), фликкер шумы мерцания, эффект отстройки двух стандартов частоты. Полученная величина e = (1,57 ± 3,96)×10⁻⁵ согласуется с предсказываемым ОТО нулевым значением. Этот результат также вполне согласуется с измерениями, выполненными на спутниках Галилео. Однако на РадиоАстроне позиционная инвариантность эффекта гравитационного красного смещения проверена в гораздо больших масштабах (350 тыс. км) по сравнению с измерениями на спутниках Галилео (≈ 20 тыс. км), что делает описываемый результат новым важным достижением. О других интересных возможностях экспериментальной проверки ОТО см. в [5]. [3] Кардашев Н С УФН 179 1191 (2009); Kardashev N S Phys. Usp. 52 1127 (2009) [4] Руденко В Н и др. ЖЭТФ 166 632 (2024) [5] Руденко В Н, Орешкин С И, Руденко К В УФН 192 984 (2022); Rudenko V N, Oreshkin S I, Rudenko K V Phys. Usp. 65 920 (2022)