كيف تجذب الشمس الأجسام نحوها: اختبار تكافؤ السقوط سريع

الأصل: "An Improved Torsion Balance Test of the Equivalence Principle Towards the Sun"
arXiv:2602.02815 · 2026-02-02 · CC BY 4.0 · 1 دقيقة
اختبر العلماء ما إذا كانت الشمس تجذب المواد المختلفة بنفس القوة، فلم يجدوا سوى الاتفاق مع التوقعات — بدقة تصل إلى أربع خانات عشرية.

على طاولة في المختبر يقف جهاز يشبه الميزان، لكن بدلاً من الكفتين يحمل ثقلين من معدنين مختلفين — البريليوم والألومنيوم. الميزان معلق بخيط رفيع يلتف إذا اختلف شد الثقلين. يدور الجهاز كله تبعاً للشمس، مثل عباد الشمس الذي يتابع النجم، لكنه بدلاً من الضوء يلتقط جاذبيته.

تجذب الشمس أي جسم على الأرض: الحجر والريشة وقطعة المعدن. السؤال هو: هل تجذب المواد المختلفة بنفس القوة؟

لو كانت الشمس تجذب البريليوم بقوة أكبر قليلاً من الألومنيوم، لالتوى الخيط. لكن الجهاز لم يلاحظ أي فرق. هذا يعني أن الجذب لا يعتمد على تركيب الجسم — تماماً كما تتنبأ النظرية النسبية العامة. انحناء الزمكان يؤثر على كل شيء بالتساوي، كما يسقط قلم الرصاص والمطرقة بالتساوي في المصعد عندما ينقطع الحبل.

دفع الفيزيائيون الدقة إلى أقصى حد: لو كان هناك فرق في الجذب، لكان أقل من جزأين في التريليون. هذا مثل ملاحظة الفرق في وزن ثقلين كيلوغراميين إذا كان أحدهما أخف بوزن حبة رمل واحدة. التجارب السابقة نظرت إلى مصادر جذب أخرى، لكن الآن تم اختبار الشمس تحديداً — أكبر جسم قريب. النتيجة الجديدة أدق بأربع مرات من القياسات الشمسية السابقة وأدق بنسبة 20% من أي تجارب أخرى باستخدام ميزان الالتواء.

استخدم هنري كافنديش ميزان الالتواء لأول مرة في عام 1798 لوزن الأرض. ومنذ ذلك الحين أصبح هذا الجهاز الأداة الرئيسية لاختبار أدق تأثيرات الجاذبية.

\eta_{\odot, Be-Al} \leq 2.1 \times 10^{-13}
معامل انتهاك مبدأ التكافؤ للشمس، مقاساً بأجسام من البريليوم والألومنيوم، لا يتجاوز 2.1×10⁻¹³ (حد الثقة 95%).
العلماء
Albert EinsteinRobert H. DickeIsaac NewtonJohn MichellRobert HookeJacob Bekenstein
المفاهيم
ميزان الالتواء اختبار مبدأ التكافؤ متباينة بيل انتهاك ثبات لورنتس خطأ قياس انتهاك التكافؤ نظرية التوزع المتساوي للطاقة (equipartition theorem)