Предложена схема эксперимента для проверки теории модифицированной ньютоновской динамики

 


Теория МоНД была разработана более 25 лет назад с целью решения проблемы вращения галактик. Суть этой проблемы заключается в том, что наблюдаемая скорость вращения звезд вокруг центра галактики практически не изменяется в большом диапазоне расстояний от центра, тогда как классическая ньютоновская динамика прогнозирует (при учете видимой массы) ее постепенное снижение при движении к краям. В настоящее время это несоответствие принято объяснять существованием темной материи.

Альтернативное объяснение прекрасно работает и при учете одной только барионной материи. Сторонники теории МоНД предлагают изменить всем известную формулу F = m•a на F = m•μ(а/а0)•a, где а0 — новая константа, равная примерно 10-10 м/с2. Множитель μ(а/а0) принимает значение 1, если а много больше а0, и а/а0, если а, напротив, меньше а0.

В рамках МоНД рассматриваются два подхода. Первый предполагает модификацию только гравитационной силы; выражение F = m•g в этом случае заменяется на F = m•g’, причем μ(g’/а0)•g’ = g. В другом варианте рассматривается изменение второго закона Ньютона в целом.

Разумеется, в обычной жизни со столь малыми ускорениями, на которых проявляются эффекты МоНД, мы не сталкиваемся, и законы Ньютона можно считать верными. Первый реальный способ наблюдения таких эффектов на Земле был предложен лишь в 2007 году (см. статью в журнале Physical Review Letters). Оказалось, что особенности вращения нашей планеты вокруг своей оси и движения ее в космическом пространстве позволяют отыскать две точки на поверхности, где в дни равноденствия на короткий промежуток времени создаются такие условия, в которых статичные частицы могут испытывать чрезвычайно слабое ускорение, свидетельствующее о нарушении второго закона Ньютона. К сожалению, провести подобный эксперимент пока никто не пробовал: требуется оборудование высочайшей точности, да и объем пространства, в котором наблюдаются эффекты, составляет лишь около 0,1 м3.

Авторы предлагают намного более простой способ проверки МоНД, реализуемый в любое время в любой точке Земли. В своей работе они рассматривают вращающийся диск, на котором размещается тестовая частица; оказывается, при тщательном расчете и контроле положения и скорости вращения диска можно добиться того, что эффекты МоНД будут проявляться в небольшой области его поверхности. Если эксперимент проводится в экваториальном поясе, а радиус диска составляет 1 м, то площадь области примерно равняется 10-8 м2; на измерение в этом случае отводится около 10-6 с.

В таком опыте проверяется последний из упомянутых выше вариантов МоНД. Протестировать первый можно только в космосе.

Препринт статьи ученых можно скачать с сайта arXiv.

Подготовлено по материалам NewScientist.

Источник: Компьюлента