Wissenschaftler haben die bislang genauesten Experimente durchgeführt, um eine der Grundlagen der Relativitätstheorie zu testen - die Idee der Lorentz-Invarianz. Dieses Prinzip besteht in der Unabhängigkeit der experimentellen Ergebnisse von der Ausrichtung und Bewegungsgeschwindigkeit des Laborreferenzrahmens. Zwei Studien zu diesem Thema wurden in Physical Review Letters veröffentlicht.
Die Lorentz-Invarianz (auch Lorentz-Kovarianz genannt) ist eine mathematische Eigenschaft von Gleichungen, die physikalische Prozesse beschreiben, nach denen sie ihre Form unter Lorentz-Transformationen behalten. Lorentz-Transformationen sind lineare Transformationen des pseudo-euklidischen Raums, die häufig in der speziellen Relativitätstheorie verwendet werden. Die tatsächlichen Lorentz-Transformationen ermöglichen die Berechnung der neuen Koordinaten eines Punktes in der vierdimensionalen Raumzeit während des Übergangs von einem Trägheitsreferenzrahmen zu einem anderen.
Die Lorentz-Invarianz ist die Grundlage der Relativitätstheorie und des Standardmodells, aber einige neue theoretische Ideen, insbesondere einige Modelle der Quantengravitation, legen nahe, dass dieses Prinzip verletzt wird. Zum Testen verwenden Wissenschaftler einen Ansatz, der diese Symmetrie für alle Partikel und Felder berücksichtigt. Wenn aus dem Experiment Nullkoeffizienten folgen, bleibt die Symmetrie erhalten.
In der ersten Arbeit verwendeten die Wissenschaftler Daten von supraleitenden Gravimetern - Geräten, die die lokale Gravitationsbeschleunigung bestimmen. Bei diesem Subtyp von Geräten wird die Messung über eine supraleitende Kugel durchgeführt, die in einem Magnetfeld schwebt. Die Daten wurden mehrere Jahre lang verwendet, woraus sich Nullkoeffizienten ergeben, und die Genauigkeit der Bestimmung einiger ist zehnmal höher als die der vorherigen Einschränkungen.
In der zweiten Arbeit wurde die Überprüfung auf der Grundlage der Daten des Mondlaserstandorts durchgeführt, dh der Messung der Bewegungszeit des Laserstrahls von der Erde zum Reflektor auf der Mondoberfläche und zurück. Ausgehend von den Ergebnissen von Experimenten, die seit mehr als 48 Jahren durchgeführt wurden, fanden die Autoren auch keine signifikanten Abweichungen in den Werten der Koeffizienten von Null. Für einige wurde die Genauigkeit im Vergleich zu früheren Arbeiten um das Hundertfache verbessert.
