A művész koncepciója a csavart téridőről a Föld körül. Kép jóváírása: NASA. kattints a kinagyításhoz
A Föld a tér-idő örvényében van?
Hamarosan megtudjuk a választ: A NASA / Stanford fizikai kísérlete, Gravity Probe B (GP-B), a közelmúltban befejezte a tudományos adatok földi pályán történő összegyűjtésének évét. Az eredmények elemzéséhez, amelyek további egy évig eltartanak, fel kell tárniuk a tér-idő alakját a Föld és esetleg az örvény körül.
Az idő és a tér, Einstein relativitáselmélete szerint, egymáshoz fonódik, és négydimenziós szövetet alkot, amelyet „tér-idő” -nek neveznek. A Föld hatalmas tömege ezt az anyagot tompítja, hasonlóan egy trambulin közepén ülő nehéz emberhez. A gravitáció, mondja Einstein, egyszerűen a tárgyak mozgása, amely követi a gömbök görbe vonalait.
Ha a Föld állna, akkor a történet véget ér. A Föld azonban nem helyhez kötött. Bolygónk forog, és a spinnek kissé el kell csavarnia a gömböt, és egy 4-dimenziós örvénybe húzza. Ez az, amit a GP-B elment az űrbe, hogy ellenőrizze
A kísérlet mögött rejlő ötlet egyszerű:
Helyezzen egy forgó giroszkópot a föld körüli pályára, úgy, hogy a centrifugál tengelye valamilyen távoli csillag felé mutat, mint rögzített referenciapont. A giroszkóp tengelyének, külső erőktől mentesen, továbbra is a csillag felé kell mutatnia, örökre. De ha a hely meg van csavart, akkor a giroszkóp tengelyének iránya idővel elmozdulhat. A csillaghoz viszonyított irányváltás megfigyelésével meg lehet mérni a tér-idő csavarásait.
A gyakorlatban a kísérlet rendkívül nehéz.
A GP-B négy giroszkópja a legtökéletesebb gömb, amelyet az emberek valaha készítettek. Ezek az olvasztott kvarcból és szilíciumból készült ping-pong méretű golyók átmérője 1,5 hüvelyk, és soha nem térnek el a tökéletes gömbtől 40 atomi rétegnél többet. Ha a giroszkópok nem lennének olyan gömb alakúak, akkor a centrifugális tengelyük még a relativitásellenőrzés hatására ingadozna.
A számítások szerint a Föld körüli csavart téridő miatt a giroszkópok tengelyeinek csupán 0,041 ívsebességet kell elmozdulniuk egy év alatt. Az ívmásodperc a fok 1/3600-a. Ennek a szögnek az ésszerűen megfelelő méréséhez a GP-B fantasztikus pontossággal, 0,0005 ívsebesség volt szüksége. Olyan, mintha egy mérföldre távolabb lévő papírlap vastagságát mérnék.
A GP-B kutatói teljesen új technológiákat találtak ki ennek lehetővé tételére. Fejlesztettek egy „drag free” műholdat, amely a Föld légkörének külső rétegeivel szemben képes megérinteni anélkül, hogy zavarná a giroszkópot. Rájöttek, hogyan lehet a Föld behatoló mágneses mezőjét az űrhajóktól távol tartani. Összeállítottak egy eszközt a giroszkóp centrifugálásának mérésére anélkül, hogy a giroszkópot megérintenék.
A kísérlet levonása kivételes kihívás volt. Sok idő és pénz volt a sorban, de úgy tűnik, hogy a GP-B tudósai megtették.
"Nem történt nagyobb meglepetés" a kísérlet előadásában - mondja Francis Everitt, a fizikai professzor, a Stanford Egyetem GP-B vezető kutatója. Most, hogy az adatgyűjtés befejeződött, azt mondja, hogy a GP-B-kutatók hangulata „nagy lelkesedés és felismerés, hogy rengeteg nagy köszörülés előtt áll előttünk”.
Az adatok körültekintő és alapos elemzése folyamatban van. A tudósok ezt három szakaszban fogják megtenni - magyarázza Everitt. Először megvizsgálják az egész éves kísérlet minden napjának adatait, ellenőrizve a szabálytalanságokat. Ezután nagyjából hónapos darabokra bontják az adatokat, és végül az egész évre néznek. Ilyen módon a tudósoknak képesnek kell lenniük olyan problémák megtalálására, amelyeket egy egyszerűbb elemzés hiányozhat.
Végül a tudósok szerte a világon megvizsgálják az adatokat. Everitt azt mondja: "azt akarjuk, hogy a legszigorúbb kritikánk magunk lehessen."
A tét magas. Ha pontosan a várt módon észlelik az örvényt, ez egyszerűen azt jelenti, hogy Einsteinnek ismét igaza volt. De mi van, ha nem? Lehet, hogy hibát mutat Einstein elmélete, egy apró eltérés, amely a fizika forradalmát hirdeti.
Először is, nagyon sok elemzés szükséges. Maradjon velünk.
Eredeti forrás: NASA sajtóközlemény
