Перспективы измерения пост-ньютоновского параметра γ с помощью двух спутников, оснащенных высокостабильными атомными часами

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Исследована возможность экспериментального определения ППН-параметра γ путем измерения смещения частоты сигналов, которыми обмениваются два оснащенных высокостабильными часами спутника на околоземных и околосолнечных орбитах. Показано, что при использовании современных оптических часов точность эксперимента, реализованного согласно предложенной концепции, может достичь 1.4 × 10–8, что на 3 порядка превосходит лучший на сегодня результат эксперимента с межпланетным зондом Cassini.

Full Text

Restricted Access

About the authors

Д. А. Литвинов

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Author for correspondence.
Email: litvirq@gmail.com
Russian Federation, Москва

References

  1. Аарони и др. (O. Aharony, S.S. Gubser, J. Maldacena, H. Ooguri, and Y. Oz), Phys. Rep. 323, 183 (2000).
  2. Абих и др. (K. Abich, A. Abramovici, B. Amparan, A. Baatzsch, B.B. Okihiro, D.C. Barr, M.P. Bize, Ch. Bogan, et al. ), Phys. Rev. Lett. 123, 031101 (2019).
  3. Альтшуль и др. (B. Altschul, Q. G. Bailey, L. Blanchet, K. Bongs, Ph. Bouyer, L. Cacciapuoti, S. Capozziello, N. Gaaloul, D. Giulini, J. Hartwig, et al. ), Adv. Space Res. 55, 501 (2015).
  4. Аштекар и Бьянки (A. Ashtekar and E. Bianchi), Rep. Progr. Phys. 84, 042001 (2021).
  5. Бахман и др. (B. Bachman, G. De Vine, J. Dickson, S. Dubovitsky, J. Liu, W. Klipstein, K. McKenzie, R. Spero, A. Sutton, B. Ware, and C. Woodruff), J. Phys.: Conf. Ser. 840, 012011 (2017).
  6. Бертотти и др. (B. Bertotti, L. Iess, and P. Tortora), Nature 425, 374 (2003).
  7. Бланше и др. (L. Blanchet, C. Salomon, P. Teyssandier, and P. Wolf), Astron. Astrophys. 370, 320 (2001).
  8. Ботвелл и др. (T. Bothwell, D. Kedar, E. Oelker, J.M. Robinson, S.L. Bromley, W.L. Tew, J. Ye, and C.J. Kennedy), Metrologia 56, 065004 (2019).
  9. Вессо, Ливайн (R.F.C. Vessot and M.W. Levine), Gen. Rel. and Grav. 10, 181 (1979).
  10. Дамур и др. (T. Damour, F. Piazza, and G. Veneziano), Phys. Rev. 66, 046007 (2002).
  11. Деревянко и др. (A. Derevianko, K. Gibble, L. Hollberg, N.R. Newbury, Ch. Oates, M.S. Safronova, L.C. Sinclair, and N. Yu), Quantum Sci. and Tech. 7, 044002 (2022).
  12. Импери и др. (L. Imperi, L. Iess, and M.J. Mariani), Icarus 301, 9 (2018).
  13. Кан и др. (Z. Kang, S. Bettadpur, P. Nagel, et al.), J. of Geodesy 94, 1 (2020).
  14. Кардашев Н.С., Хартов В.В., Абрамов B.B. и др., Астрон. журн. 90, 179 (2013).
  15. Кастеллини и др. (F. Castellini, G. Bellei, and F. Budnik), AIAA Scitech 2020 Forum (Orlando, 2020, с. 1701).
  16. Ким и др. (K. Kim, A. Aeppli, T. Bothwell, et al.), Phys. Rev. Lett. 130, 113203 (2023).
  17. Ламберт, Ле Понсен-Лафитт (S. Lambert and C. Le Poncin-Lafitte), Astron. Astrophys. 529, A70 (2011).
  18. Лине и Тейссандье (B. Linet and P. Teyssandier), Phys. Rev. D 66, 024045 (2002).
  19. Литвинов и др. (D.A. Litvinov, V.N. Rudenko, A.V. Alakoz, U. Bach, N. Bartel, A.V. Belonenko, K.G. Belousov, M. Bietenholz, et al.), Phys. Lett. A 382, 2192 (2018).
  20. Литвинов, Пилипенко (D. Litvinov and S. Pilipenko), Classical and Quantum Gravity 38, 135010 (2021).
  21. Монтенбрук и др. (O. Montenbruck, S. Hackel, J. Ijssel, et al.), GPS Solut. 22, 1 (2018).
  22. Ни (W.-T. Ni), Int. J. of Mod. Phys. D 17, 921 (2008).
  23. Орилья и др. (S. Origlia, M.S. Pramod, S. Schiller, Y. Singh, K. Bongs, R. Schwarz, A. Al-Masoudi, S. Dörscher, et al. ), Phys. Rev. A 98, 053443 (2018).
  24. Павлис и др. (N.K. Pavlis, S.A. Holmes, S.C. Kenyon, et al.), J. of Geophys. Res. (Solid Earth) 117, B04406 (2012).
  25. Пилипенко и др. (S. Pilipenko, M. Zakhvatkin, D. Litvinov, and A. Filetkin), Bull. Lebedev Phys.Instit. 51(2), 70 (2024).
  26. Поляков и др. (V. Polyakov, Y. Timofeev, and N. Demidov), 2021 Joint Conf. of the Europ. Frequency and Time Forum and IEEE Inter. Frequency Control Symp. (EFTF/IFCS) (IEEE, 2021, с. 1).
  27. Рёлофс и др. (F. Roelofs, H. Falcke, C. Brinkerink, et al.), Astron. Astrophys. 625, A124 (2019).
  28. Сотириу, Фараони (T.P. Sotiriou and V. Faraoni), Rev. Mod. Phys. 82, 451 (2010).
  29. ван Трис и др. (H.L. van Trees, K.L. Bell, and Z. Tian), Detection, Estimation, and Modulation Theory. Part 1 – Detection, Estimation, and Filtering Theory (Wiley, New York, 2nd ed., 2013).
  30. Турышев и др. (S. Turyshev, M. Shao, K. Nordtvedt, H. Dittus, C. Laemmerzahl, S. Theil, C. Salomon, S. Reynaud, et al.), Exp. Astron. 27, 27 (2009).
  31. Уилл (C.M. Will), Theory and experiment in gravitational physics (Cambridge Univer. Press, 2018).
  32. Хесс и др. (M.P. Heβ, L. Stringhetti, B. Hummelsberger, K. Hausner, R. Stalford, R. Nasca, L. Cacciapuoti, R. Much, et al.), Acta Astronautica 69, 929 (2011).
  33. Хоббс и др. (D. Hobbs, B. Holl, L. Lindegren, et al.), Proceed. of the Inter. Astron. Union 5, S261, 315 (2009).
  34. Шень и др. (W. Shen, P. Zhang, Z. Shen, et al.), Phys. Rev. D 108, 064031 (2023).
  35. Эбботт и др. (B.P. Abbott, R. Abbott, T.D. Abbott, et al.), Astrophys. J. 848, L12 (2017).
  36. Эшби, Бертотти (N. Ashby and B. Bertotti), Classical and Quantum Gravity 27, 145013 (2010).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Allan deviation of the atomic clock frequency from Table 1.

Download (2MB)
Indexing metadata
3. Fig. 2. Signal type in the model of the experiment to measure Υ using two near-Earth satellites.

Download (206KB)
Indexing metadata
4. Fig. 3. Signal type in the model of the experiment to measure Υ using two solar satellites.

Download (187KB)
Indexing metadata
5. Fig. 4. The accuracy of Υ measurement achievable using two satellites in near-Earth orbits.

Download (207KB)
Indexing metadata
6. Fig. 5. The accuracy of Υ measurement achievable using two satellites in near-solar orbits.

Download (210KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences