PERSPEKTIVY IZMERENIYa POSTN'YuTONOVSKOGO PARAMETRA γ S POMOShch'Yu DVUKh SPUTNIKOV, OSNAShchENNYKh VYSOKOSTABIL'NYMI ATOMNYMI ChASAMI I SISTEMOY KOMPENSATsII EFFEKTA DOPLERA

Мұқаба

Дәйексөз келтіру

Толық мәтін

Ашық рұқсат Ашық рұқсат
Рұқсат жабық Рұқсат берілді
Рұқсат жабық Рұқсат ақылы немесе тек жазылушылар үшін

Аннотация

Исследована возможность экспериментального определения ППН-параметра γ путем измерения гравитационного смещения частоты сигналов, которыми обмениваются два космических аппарата, движущиеся по гелиоцентрическим орбитам и оснащенные высокостабильными атомными часами и системой компенсации нерелятивистского эффекта Доплера типа Gravity Probe A. Показано, что система компенсации эффекта Доплера существенно снижает требования к точности определения скоростей космических аппаратов по сравнению с обычными однои двухпутевыми режимами обмена сигналами, однако, приводит к сокращению зависящего от γ вклада в сдвиг частоты в ведущем порядке разложения по обратной скорости света, O(c−3). Получено уравнение, описывающее зависящий от γ вклад в сдвиг частоты для схемы Gravity Probe A в следующем порядке разложения, O(c−4). Показано, что данное уравнение содержит слагаемые с “расширенными” коэффициентами, которые весьма быстро растут по абсолютной величине при приближении траектории распространения сигнала к источнику гравитационного поля. Благодаря этому при использовании лучших из имеющихся сегодня оптических часов (типа JILA SrI), точность предлагаемого эксперимента может достичь 1.7 × 10−7 для найденной нами оптимальной конфигурации орбит и 5 лет накопления данных. Это на 1 порядок хуже оценки, полученной нами ранее для аналогичного эксперимента без использования схемы компенсации эффекта Доплера, но на 2 порядка превосходит наилучший на сегодня результат, полученный с зондом Cassini. Рассмотрены некоторые аспекты технической реализации предложенного эксперимента и возможность его проведения совместно с другими типами гравитационных экспериментов.

Авторлар туралы

D. Litvinov

Физический институт им. П. Н. Лебедева РАН

Москва, Россия

Әдебиет тізімі

  1. Абих и др. (K. Abich, A. Abramovici, B. Amparan, et al.), Phys. Rev. Letters 123, 031101 (2019).
  2. Альтшуль и др. (B. Altschul, Q. G. Bailey, L. Blanchet, et al.), Adv. Space Res. 55, 501 (2015).
  3. Бадесса и др. (R. Badessa, R. Kent, J. Nowell, et al.), Proceedings of the IRE, vol. 48, no. 4, pp. 758–764 (1960).
  4. Бертотти и др. (B. Bertotti, L. Iess, P. Tortora), Nature 425, 374 (2003).
  5. Бланше и др. (L. Blanchet, C. Salomon, P. Teyssandier, et al.), Astron. Astrophys. 370, 320 (2001).
  6. Ботвелл и др. (T. Bothwell, D. Kedar, E. Oelker, et al.), Metrologia 56, 065004 (2019).
  7. Будник и др. (F. Budnik, T. Morley, and M. Croon), Orbit reconstruction for the GAIA mission (23rd Symposium on Space Flight Dynamics, Pasadena, 2012).
  8. Вессо и Ливайн (R. F. C. Vessot, M. W. Levine), Gen. Rel. and Grav. 10, 181 (1979).
  9. Вессо и др. (R. F. C. Vessot, M. W. Levine, E. M Mattison, et al.), Phys. Rev. Lett. 45, 2081 (1980).
  10. Дамур и др. (T. Damour, F. Piazza, G. Veneziano), Phys. Rev. D 66, 046007 (2002).
  11. Деревянко и др. (A. Derevianko, K. Gibble, L. Hollberg, et al.), Quantum Sci. and Tech. 7, 044002 (2022).
  12. Джулиани и др. (S. Giuliani, B. D. Tapley, and J. C. Ries), Journal of Geodesy 98, 50 (2024).
  13. Импери и др. (L. Imperi, L. Iess, and M. J. Mariani), Icarus 301, 9 (2018).
  14. Кан и др. (Z. Kang, S. Bettadpur, P. Nagel, et al.), J. of Geodesy 94, 1 (2020).
  15. Кардашев и др. (Н. С. Кардашев, В. В. Хартов, В. В. Абрамов и др.), Астрон. журн. 90, 179 (2013)
  16. Карлип (S. Carlip), Classical and Quantum Gravity 25, 154010 (2008).
  17. Кастеллини и др. (F. Castellini, G. Bellei, F. Budnik), AIAA Scitech 2020 Forum (Orlando, 2020, с. 1701).
  18. Каччапуоти и Шиллер (L. Cacciapuoti and S. Schiller), I-SOC scientific requirements (European Space Research and Technology Centre, 2017).
  19. Леанисбаррутия и др. (I. Leanizbarrutia, F. S. Lobo, D. Saez-Gomez), Phys. Rev. D 95, 084046 (2017).
  20. Ли и Чжэн (Z. Li, J. Zheng), Acta Astronautica 185, 170 (2021).
  21. Лине и Тейссандье (B. Linet and P. Teyssandier), Phys. Rev. D 66, 024045 (2002).
  22. Литвинов и др. (D. A. Litvinov, V. N. Rudenko, A. V. Alakoz, et al.), Phys. Lett. A 382, 2192 (2018).
  23. Литвинов и Пилипенко (D. Litvinov and S. Pilipenko), Classical and Quantum Gravity 38, 135010 (2021).
  24. Литвинов и др. (D. A. Litvinov, N. V. Nunes, A. I. Filetkin, et al.), Adv. Space Res. 68, 4274 (2021).
  25. Литвинов (Д. А. Литвинов), Письма в Астрон. журн. 50, 253 (2024).
  26. Орилья и др. (S. Origlia, M. S. Pramod, S. Schiller, et al.), Phys. Rev. A 98, 053443 (2018).
  27. Периволаропулос (L. Perivolaropoulos), Phys. Rev. D 81, 047501 (2010).
  28. Пилипенко и др. (С. В. Пилипенко, М. В. Захваткин, Д. А. Литвинов, et al.), Краткие сообщения по физике ФИАН 3, 42 (2024a).
  29. Пилипенко и др. (С. В. Пилипенко, М. В. Захваткин, Д. А. Литвинов, et al.), Астрон. журн. 101, 43 (2024b).
  30. Поляков и др. (V. Polyakov, Y. Timofeev, N. Demidov), 2021 Joint Conference of the European Frequency and Time Forum and IEEE International Frequency Control Symposium (EFTF/IFCS), (IEEE, 2021, с. 1).
  31. Смарр и др. (L. L. Smarr, R. F. C. Vessot, C. A. Lundquist, et al.), Gen. Rel. and Grav. 15, 129 (1983).
  32. ван Трис и др. (H. L. van Trees, K. L. Bell, Z. Tian), Detection, Estimation, and Modulation Theory. Part 1 — Detection, Estimation, and Filtering Theory (Wiley, New York, 2nd ed., 2013).
  33. Уилл (C. M. Will), Theory and experiment in gravitational physics (Cambridge university press, 2018).
  34. Хан и др. (S. Han, A. Nothnagel, Z. Zhang, et al.), Adv. Space Res. 63, 1754 (2019).
  35. Хесс и др. (M. P. Heß, L. Stringhetti, B. Hummelsberger, et al.), Acta Astronautica 69, 929 (2011).
  36. Цинь и др. (C.-G. Qin, T. Liu, X.-Y. Dai, et al.), Classical and Quantum Gravity 41, 135006 (2024).
  37. Чун (L. R. Chung), Orbit determination methods for deep space drag-free controlled laser interferometry missions (University of Maryland, College Park, 2006).
  38. Эшби и Бертотти (N. Ashby and B. Bertotti), Classical and Quantum Gravity 27, 145013 (2010).

Қосымша файлдар

Қосымша файлдар
Әрекет
1. JATS XML
Жүктеу

© Russian Academy of Sciences, 2024