Teste moderne ale teoriei relativității generale

Era modernă a testării relativității generale a fost inaugurată în mare măsură la impulsul lui Dicke si Schiff, care a stabilit un cadru pentru testarea relativității generale. Ei au subliniat importanța nu numai a testelor clasice, ci și a experimentelor de nul, testarea efectelor care, în principiu, ar putea apărea într-o teorie a gravitației, dar nu apar în relativitatea generală. Alte dezvoltări teoretice importante au inclus inițierea unor teorii alternative cu privire la relativitatea generală, în special teorii scalar-tensoriale cum ar fi teoria lui Brans-Dicke; formalismul post-newtonian parametrizat în care abaterile de la relativitatea generală pot fi cuantificate; și cadrul principiului echivalenței.

Experimental, noile evoluții în fizica explorării spațiului, electronicii și materiei condensate au făcut posibilă realizarea unor experimente precise, cum ar fi experimentul Pound-Rebka, interferometria laser și determinarea intervalului lunar.

Teste post-newtoniene de gravitație

Testele timpurii ale relativității generale au fost împiedicate de lipsa de competitori viabili față de teorie: nu era clar ce tip de teste ar fi diferențiat-o de concurenții săi. Relativitatea generală a fost singura teorie relativistă a gravitației compatibilă cu relativitatea specială și observațiile. Mai mult decât atât, este o teorie extrem de simplă și elegantă. Aceasta s-a schimbat odată cu introducerea teoriei lui Brans-Dicke în 1960. Această teorie este pur și simplu mai simplă, deoarece nu conține constante dimensionale și este compatibilă cu o versiune a Principiul lui Mach și ipoteza numerelor mari a lui Dirac, două idei filosofice care au influențat istoria relativității. În cele din urmă, acest lucru a condus la dezvoltarea formalismului post-newtonian parametrizat de Nordtvedt și Will, care parametrizează, în termeni de zece parametri reglabili toate plecările posibile din legea lui Newton a gravitației universale la primul ordin în viteza obiectelor în mișcare(adică, la primul ordin în v/c, unde v este viteza unui obiect și c este viteza luminii). Această aproximare permite analizarea sistematică a posibilelor abateri de la relativitatea generală, pentru obiectele care se mișcă lent în câmpurile gravitaționale slabe. S-au depus multe eforturi în constrângerea parametrilor post-newtonieni, iar abaterile de la relativitatea generală sunt în prezent extrem de limitate.

Experimentele care testează lentila gravitațională și întârzierea temporală a luminii limitează același parametru post-newtonian, așa-numitul parametru γ Eddington, care este o parametrizare simplă a cantității de deviere a luminii de către o sursă gravitațională. El este egal cu unu pentru relativitatea generală și ia valori diferite în alte teorii (cum ar fi teoria lui Brans-Dicke). Este cel mai bine constrâns dintre cei zece parametri post-newtonieni, dar există și alte experimente menite să constrângă pe celelalte. Observațiile precise ale deplasării periheliului lui Mercur constrâng alți parametri, la fel ca și testele principiului puternic de echivalență.

Unul dintre scopurile misiunii BepiColombo este testarea teoriei generale a relativității prin măsurarea parametrilor gama și beta ai formalismului post-newtonian parametrizat cu precizie ridicată

Teste ale potențialului gravitațional la distanțe mici

Este posibil să se testeze dacă potențialul gravitațional continuă cu legea pătrată inversă la distanțe foarte mici. Testele până acum s-au concentrat pe o divergență față de RG sub forma unui potențial Yukawa V(r) = V₀(1 + αe^-r/λ), dar nu s-au găsit dovezi pentru un potențial de acest tip. Potențialul Yukawa cu α = 1 a fost exclus până la λ = 5,6×10^-5 m.