Японские физики экспериментально подтвердили, что кулоновское поле зарядов, движущихся со скоростями, близкими к скорости света, сжимается ровно так, как предсказывает специальная теория относительности. Для этого они пропускали электронные лучи через кристалл с эффектом Поккельса и измеряли изменение поляризационных свойств падающего на него света.

Исследование опубликовано в Nature Physics.

Специальная теория относительности (СТО) стала важным шагом, проделанным Эйнштейном, на пути к современному осмыслению природы пространства-времени. Ее рождение призвано было примирить электромагнитную теорию света с механикой быстро движущихся тел. Опыты Майкельсона доказывали несостоятельность теории эфира, согласно которой скорость света могла бы быть различной в системах, двигающихся в некотором направлении с достаточно большой скоростью. Опираясь на этот факт, Эйнштейн постулировал постоянство скорости света. Это простое требование существенно и зачастую контринтуитивно меняет механику тел на больших скоростях, или, как вскоре после Эйнштейна начали говорить, в релятивистском пределе.

Впоследствии великий ученый довел эту идею до логичного завершения, связав гравитацию и искривление пространства-времени в общей теории относительности (ОТО). В честь столетия ОТО N + 1 собрало в материале «Это только теория» https://nplus1.ru/…f-relativity подборку популярных объяснений о том, как устроены обе теории Эйнштейна.

Обе теории проверяются и по сей день со все возрастающей точностью. Отчасти это обусловлено отсутствием у физиков теории, объединяющей ОТО и квантовую теорию поля. Крупнейшим успехом, сделанным в этом направлении, можно назвать обнаружение гравитационных волн.

В целом усилия ученых сконцентрированы на проверке именно ОТО, как с помощью астрономических наблюдений, так и в условии лабораторий. Проверке же релятивистских эффектов, не связанных напрямую с гравитацией, посвящено меньше усилий. И если эффекты сокращения времени или связь энергии с импульсом релятивистской частицы физики начали проверять еще в первой половине прошлого столетия, с каждым разом подтверждая истинность СТО, то эффект сжатия кулоновского поля, создаваемого быстро летящим зарядом, то сих пор не был проверен напрямую.

Закрыть этот пробел вызвалась группа японских физиков под руководством Макото Накадзима (Makoto Nakajima) из Университета Осаки.