Albert Einstein karrierje során rendkívüli mennyiségű publikációt és új elméletet adott a világnak, de három év különösen kiemelkedőnek mondható a munkásságában: az 1905-ös év, mikor megjelentek annus mirabilis tanulmányai, vagyis négy jelentős munkája, köztük a speciális relativitás elméletéről szóló is, az 1915-ös év, mikor nagyközönség elé tárta az általános relativitáselméletet, ami már a gravitációval kapcsolatos teóriákat is magában foglalta és 1935, mikor publikálásra került a kvantummechanika témákat boncolgató, EPR-paradoxont (Einstein–Podolsky–Rosen) leíró és az Einstein-Rosen hidakat, más néven féreglyukakat bemutató két tanulmánya. Ez utóbbi két teória összegzésére ma már széles körben az ER = EPR "egyenlettel" utalnak a fizikusok és számos új koncepció forrásául szolgál.

Az általános relativitáselmélet egyik alapvető elve a gyenge ekvivalenciaelv, ami kimondja, hogy a kétfajta tömeg: a tehetetlen és a gravitációs erők okozta súlyos tömeg egyenértékű. A tömegek közti összefüggéseket már Galileo Galilei és Newton is kutatta és először Galileo írta le azt a jelenséget, ami szerint két objektum szabadesésben a gravitáció hatására nagyjából ugyanúgy gyorsul, függetlenül a tömegüktől és összetételüktől. Itt a Földön ezt a magasból leejtett tárgyakon végzett mérésekkel lehetett bizonyítani, de az azóta az űrbe kijutó emberiségnek már egy másik módszer is rendelkezésére áll: immár a Föld gravitációs mezejétől távol is lehetséges a teóriát látványos módon bemutatni. Dave Scott asztronauta az Apollo-15 misszió alatt végezte el a kísérlet holdbeli megfelelőjét, mikor az egyik kezéből egy kalapácsot, a másikból egy sólyomtollat ejtett a Hold felszínére 1,6 méter magasból. A kalapács 1,35 kilogrammot nyomott (a Földön), a toll mindössze 30 grammot, de a gyorsulásuk ugyanolyan tempóban zajlott le és lefelé tartó útjuk egy időben ért véget.

Az ekvivalenciaelv egyszerű tesztjének jóval komplexebb és precízebb verzióját az elmúlt években műhold segítségével végezték el a kutatók, hogy a lehető legalaposabb próbának vessék alá az elmélet helytálló voltát. A CNES (Centre national d'études spatiales) francia űrügynökség által üzemeltetett Microscope (Micro-Satellite à traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence) űreszköz egyetlen célja, hogy az ekvivalenciaelvet tesztelje, ennek érdekében a 2016-ban útjára indított és napszinkron pályára állt műhold fedélzetén szabadesésben vizsgáltak két, eltérő anyagból készült objektumot.

A két évig tartó kísérlet lényege az volt, hogy az eddigieknél sokkal pontosabb mérési eredmények születhessenek,

a korábbi vizsgálatok 10 a mínusz 13-on nagyságrendje helyett 10 a mínusz 15-en szinten, mivel az elv esetleges hibás mivoltát a két tárgy gyorsulásában mért ilyen rendkívül kis különbség detektálása is bizonyíthatná.

A vizsgálat alanya két, azonos méretű tárgy volt, az egyik titánból, a másik platina-ródium ötvözetből készült és elektrosztatikus eszközökkel tartották mozdulatlanul, egy helyben őket. A gyorsulásukat a statikus pozíciójukál fogva a feszültségnek abból a mennyiségéből számolták ki, ami ahhoz kellett, hogy a hengereket a helyükön tartsák. A műhold hideggáz mikrohajtóműi az egészen apró pályaeltéréseket is korrigálni tudták, így ezek nem jelentettek zavaró tényezőt a mérések szempontjából.

A kísérlet egészen 2018-ig zajlott, mikor a műholdat eltérítették pályájáról, de addigra már publikálták az első adatokat, ami szerint az Onera T-SAGE gyorsulásmérővel végzett mérések alapján nem volt észlelhető különbség a két henger gyorsulása között, vagyis a tömegüktől és összetételüktől függetlenül ugyanannyi energiába került a helyükön tartani őket "szabadesésben". A műhold összesen 1642 kört tett meg a Föld körül, ami 73 millió kilométernek felel meg és közben öt hónapnyi adatot gyűjtött be, a program összegzésére pedig most került sor, mikor szeptember 14-én kiadták a Microscope végső eredményeiről szóló tanulmányt.

Eszerint Einstein gyenge ekvivalenciaelve kiállta a próbát

és a mérések során nem találtak semmilyen különbséget a hengerek egyensúlyban tartásához szükséges elektrosztatikus erő mértékében, még az Eötvös-arány szintjén sem.

Eötvös Loránd maga is foglalkozott a tehetetlen és súlyos tömeg összehasonlításával kapcsolatos kutatásokkal és az 1885-től végzett kísérleteiben nagy precizitással mérte a kétfajta tömeg azonosságát, majd kutatótársaival, Pekár Dezsővel és Fekete Jenővel mérések sorozatával folytatták a munkát 1906-tól kezdve.

A Microscope műhold berendezéseivel sikerült olyan pontosságot elérni, ami korábban nem volt lehetséges, de a fizikusok továbbra sem elégedettek teljesen az eredményekkel és még nagyobb precizitás elérésére törekszenek. A jövőben egy ehhez hasonló műholdas kísérlettel már a 10 a mínusz 17-en szinten tervezik mérni a tömegek különbségét és próbálják felfedezni az elv hibáit vagy bizonyítani az igazát, azonban ennek kivitelezésére olyan eszközök használatára van szükség, amelyek egyelőre nem áll rendelkezésre. A program egyik kutatójának, Manuel Rodriguesnek elmondása szerint az elkövetkező néhány évtizedben nem valószínű, hogy megvalósulhatna a kísérlet második szakasza, így egyelőre elmondható, hogy a relativitáselmélet sarokköve átment az eddigi legszigorúbb tesztjén.

(Fotó: Onera)

Einstein általános relativitáselméletét az eddigi legalaposabb vizsgálatnak vetették alá Tizenhat éven át tartott a vizsgálat, amelynek során az elmélet helytálló voltát tesztelték.