Det var i april 2016 som den franska rymdmyndigheten Onera (The French Aerospace Lab) skickade upp satelliten Microscope, till en kostnad av nästan två miljarder svenska kronor.
Satellitens enda syfte var att testa den så kallade ekvivalensprincipen, som är en fundamental princip inom Einsteins allmänna relativitetsteori och därmed för hela 1900-talsfysiken.
Kort efter uppskjutningen deklarerade fysikern och forskningsledaren Pierre Touboul självsäkert för TT:
- Jag bara inte hoppas, utan förväntar mig att denna princip inte stämmer.
Hade ingen förklaring
Ekvivalensprincipen har hållit den mänskliga hjärnan sysselsatt i århundraden, ända sedan Galileo Galilei för drygt 400 år sedan insåg att föremål av olika vikt faller med samma hastighet mot jorden. Om man bortser från luftmotståndet, faller alltså en kanonkula och en fjäder lika fort.
Fenomenet hade ingen bra förklaring förrän Albert Einstein lanserade sin allmänna relativitetsteori 1915 och erbjöd mänskligheten en geometrisk lösning.
Enligt Einstein förändrar en massiv kropp, som jorden, rummets geometri. Krökningen påverkar i sin tur allt som passerar nära massan, så att detta viker av och får en förändrad bana, något som ger upphov till det vi vanligtvis kallar gravitation.
Allt faller
En kropp som rör sig genom rummet följer alltid den energisnålaste banan, det vill säga den går rakt fram. Men om rummet är krökt blir "rakt fram" i stället en krokig bana för en åskådare. Den "kraft" som tycks böja av föremålets bana är vad vi kallar för gravitation.
Eftersom rummets krökning är densamma för både fjädern och kanonkulan, kommer de att "falla" på precis samma sätt genom rummet, vilket förklarar varför den uppmätta hastigheten blir densamma.
- Om ekvivalensprincipen inte stämmer faller hela teorin, konstaterade Mikael Smedbäck, doktor i teoretisk fysik, strax efter uppskjutningen.
Principen har testats ett flertal gånger – på jorden. Genom att förlägga experimentet till rymden ville Pierre Touboul testa ekvivalensprincipen i en mindre skala, med en 100 gånger större noggrannhet än tidigare. Tanken var att teorin inte riktigt håller måttet vid mycket små längdskalor.
Samma omloppsbana
I satelliten finns två cylindrar. Den ena är stor som en toalettpappersrulle och består av titan. Inuti den finns en mindre cylinder som består av platina och rodium. Två andra cylindrar, båda av platina/rodium, finns också med ombord som kontroll.
Om ekvivalensprincipen stämmer kommer de båda föremålen att följa med satelliten och glida i exakt samma omloppsbana runt jorden. Om inte, kommer jordens gravitationskraft att påverka det ena föremålet mer än det andra, eftersom de väger olika. I så fall kommer de sensorer som finns ombord att reagera och skicka en signal till forskarna på jorden.
Nu skriver de franska forskarna på sin hemsida att de har utmanat Einsteins teori med en aldrig tidigare skådad noggrannhet – och att resultaten visar att teorin håller. De båda föremålen följde med satelliten och gled i exakt samma omloppsbana runt jorden.
Försöken med hjälp av Microscope avslutades i mars i år.
Fakta: Lika fort
Enligt legenden upptäckte Galileo Galilei ekvivalensprincipen efter att ha släppt föremål av olika vikt från det lutande tornet i Pisa.
I dag är forskarna överens om att just detta experiment av allt döma aldrig ägde rum. Däremot använde han klot med olika vikter som han lät rulla nerför en lutande bana. Experiment från vilka han drog slutsatsen att föremål av olika vikt faller med samma hastighet mot jorden.
På Youtube finns en film där den brittiske fysikprofessorn Brian Cox demonstrerar principen i världens största vakuumkammare, som finns i Ohio i USA. På filmen syns tydligt att ett bowlingklot och några fjädrar faller exakt lika fort från flera meters höjd.
