PRECISION MEASUREMENT OF GRAVITATIONAL FREQUENCY SHIFT OF ELECTROMAGNETIC SIGNALS

Cover Page

Cite item

Full Text

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

Abstract

Communication radio signals between an orbital spacecraft (SC) and a ground tracking station (GTS) experience a frequency shift proportional to the positional difference of their gravitational potentials. The effect constitutes an experimental basis of the general theory of relativity (GR) as one of the aspects of Einstein's equivalence principle (EEP). The article presents the results of precision measurement of the effect using frequency standards placed on the SC and GTS. Data from special “gravitational sessions” of radio communication accumulated during the “RadioAstron” (RA) space radio telescope mission in 2015–2019 were used. Scrupulous analysis of these data allows to confirm the correspondence between theory and experiment with high accuracy: the violation parameter (deviation from GR) was 1.57 ± 3.96 · 10−5.

About the authors

V. N. Rudenko

Sternberg State Astronomical Institute, Lomonosov Moscow State University

Email: valentin.rudenko@gmail.com
Russian Federation, 119992, Moscow

A. V. Belonenko

Sternberg State Astronomical Institute, Lomonosov Moscow State University

Email: valentin.rudenko@gmail.com
Russian Federation, 119992, Moscow

A. V. Gusev

Sternberg State Astronomical Institute, Lomonosov Moscow State University

Email: valentin.rudenko@gmail.com
Russian Federation, 119992, Moscow

F. S. Gurin

Sternberg State Astronomical Institute, Lomonosov Moscow State University

Email: valentin.rudenko@gmail.com
Russian Federation, 119992, Moscow

V. V. Kulagin

Sternberg State Astronomical Institute, Lomonosov Moscow State University

Email: valentin.rudenko@gmail.com
Russian Federation, 119992, Moscow

S. M. Popov

Sternberg State Astronomical Institute, Lomonosov Moscow State University

Email: valentin.rudenko@gmail.com
Russian Federation, 119992, Moscow

G. D. Manucharyan

Sternberg State Astronomical Institute, Lomonosov Moscow State University; Bauman Moscow State Technical University

Email: valentin.rudenko@gmail.com
Russian Federation, 119992, Moscow; 105005, Moscow

M. V. Zakhvatkin

Keldysh Institute of Applied Mathematics of the Russian Academy of Sciences

Email: valentin.rudenko@gmail.com
Russian Federation, 125047, Moscow

A. V. Kovalenko

Lebedev Physical Institute of the Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: valentin.rudenko@gmail.com
Russian Federation, 119991, Moscow

References

  1. N. S. Kardashev, V. V.Khartov, V. V.Abramov et al., Astron. Rep. 57, 153 (2013).
  2. C. M. Will, Living Rev. Relativity 17, 4 (2014).
  3. A. V. Biriukov, D. A. Litvinov, and V. N. Rudenko, Astron. Rep. 58, 783 (2014). .
  4. R. F. C. Vessot and M.W. Levine. General Relativity and Gravitation 10, 181, (1979).
  5. R. F. C. Vessot, M. W. Levine, and Е. М. Mattison, Phys. Rev. Lett. 45, 20 (1980).
  6. P. Delva, N. Puchades, Е. Schonemann et al., Phys. Rev. Lett. 121, 231101 (2018).
  7. S. Herrmann, F. Finke, M. Lulf et al., Phys. Rev. Lett, 121 231102 (2018).
  8. N. V. Nunes, N. Bartel, M. V. Zakhvatkin et al., Advances in Space Research, 65, 790 (2020).
  9. N. V. Nunes, N. Bartel, A. Belonenko еt al., Class. Quantum Grav. 40, 175005 (2023).
  10. G. Molera Calves, Ph. D. Dissertation, Aalto University, Pub. No 42 (2012).
  11. A. V. Belonenko, A. V. Gusev, and V. N. Rudenko, Gravitation and Cosmology, 27, 383 (2021).
  12. A. V.Belonenko, S. M. Popov, V. N. Rudenko et al., Grav. and cosmology, 26, 128 (2020).
  13. А. В. Гусев, Д.А. Литвтнов, В. Н. Руденко,ЖЭТФ 150, 937 (2016) [A. V. Gusev, D. A. Litvinov, and V. N. Rudenko, J. Exp. Theor. Phys. 123, 814 (2016)].
  14. M. V. Sazhin et al., Astron. Rep. 54, 959 (2010).
  15. IAU SOFA Board, IAU SOFA Software Collection Issue 2021-01-25 http://www.iausofa.org
  16. M. V. Zakhvatkin, A. S. Andrianov, V. Y. Avdeev et al., Advances in Space Research, 65, 798 (2021).
  17. A. V. Belonenko, F. S. Gurin, V. N. Rudenko et al., Пространство, время и фундаментальные взаимодействия. 3–4, 3 (2023).
  18. B. R. Levin, Teoreticheskie Osnovy Statisticheskj radiotekhniki, 1, 353 (1989).
  19. D. A. Litvinov, V. N. Rudenko, A. V. Alakoz et al., Phys. Lett. A 382, 2192 (2018).
  20. D. Litvinov and S. Pilipenko, Class. Quant. Grav. 38, 135010 (2021).
  21. D. Rosselli, F. Marulli, A. Veropalumbo, Astron. Astrophys. 669, (2023).
  22. P. C. Brandt, E. A. Provornikova, A. Cocoros et al., Acta Astronautica 199, 364 (2022).

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».