Сигналы от блазаров и влияние сверхскопления Ланиакея позволили уточнить слабый принцип эквивалентности на порядки точнее прежних ограничений
Международная группа физиков-теоретиков и космологов из Китая и Польши провела проверку Слабого принципа эквивалентности (WEP) Эйнштейна, используя данные о высокоэнергетических нейтрино от блазаров TXS 0506+056 и PKS 0735+178. Это исследование позволило достичь рекордной точности измерений и подтвердить валидность WEP на космологических масштабах.
Слабый принцип эквивалентности является основой общей теории относительности и утверждает, что траектория движения частиц в гравитационном поле не зависит от их природы. Проверка этого принципа проводилась с использованием эффекта Шапиро — релятивистского замедления времени распространения сигнала в гравитационном поле. Впервые в расчётах был учтён гравитационный потенциал сверхскопления Ланиакея — крупнейшей известной структуры, включающей нашу Галактику.
Методология исследования основывалась на анализе задержек сигналов от блазаров TXS 0506+056 и PKS 0735+178, используя открытые данные обсерватории IceCube. Активные ядра галактик генерируют нейтрино и фотоны практически одновременно, что делает их идеальными лабораториями для проверки WEP. Задержки сигналов составили 175, 15 и 7 дней для TXS 0506+056 и 4 дня для PKS 0735+178.
Учёт гравитационного влияния Ланиакеи позволил улучшить точность измерений на 1–3 порядка по сравнению с предыдущими исследованиями. Полученные результаты демонстрируют точность порядка 10-7, что на 6 порядков превосходит ограничения, установленные по данным сверхновой SN1987A. Это подтверждает, что фотоны и нейтрино движутся по одинаковым траекториям в гравитационном поле.
Научная новизна работы заключается в использовании Ланиакеи как «гравитационной линзы времени», что значительно увеличило чувствительность теста. Это позволило уточнить ограничения даже для ранее изученных объектов, таких как PKS B1424-418, улучшив предел с 10-4 до 10-6.
Авторы подчёркивают, что интерпретация результатов требует осторожности из-за систематических неопределённостей, связанных с внутренними задержками излучения в источниках. Тем не менее, исследование подтверждает валидность WEP для релятивистских частиц с беспрецедентной точностью.
В перспективе ввод в строй детекторов следующего поколения, таких как KM3NeT и CTAO, позволит увеличить статистическую выборку событий и проверить более тонкие эффекты. Это открывает новые возможности для изучения физики за пределами Стандартной модели и укрепляет статус общей теории относительности как верной метрической теории гравитации.
