Η ιδέα ενός καλλιτέχνη για στριμμένο χωροχρόνο γύρω από τη Γη. Πιστωτική εικόνα: NASA. Κάντε κλικ για μεγέθυνση
Είναι η Γη σε δίνη του χωροχρόνου;
Σύντομα θα γνωρίζουμε την απάντηση: Ένα πείραμα φυσικής NASA / Stanford που ονομάζεται Gravity Probe B (GP-B) ολοκλήρωσε πρόσφατα ένα έτος συλλογής επιστημονικών δεδομένων σε τροχιά της Γης. Τα αποτελέσματα, τα οποία θα χρειαστούν ακόμη ένα χρόνο για να αναλυθούν, θα πρέπει να αποκαλύψουν το σχήμα του χωροχρόνου γύρω από τη Γη - και, ενδεχομένως, τη δίνη.
Ο χρόνος και ο χώρος, σύμφωνα με τις θεωρίες σχετικότητας του Αϊνστάιν, πλέκονται μαζί, σχηματίζοντας ένα τετραδιάστατο ύφασμα που ονομάζεται «χωροχρόνος». Η τεράστια μάζα της Γης ρίχνει αυτό το ύφασμα, σαν ένα βαρύ άτομο που κάθεται στη μέση ενός τραμπολίνο. Η βαρύτητα, λέει ο Αϊνστάιν, είναι απλώς η κίνηση των αντικειμένων που ακολουθούν τις καμπύλες γραμμές του λακκάκι.
Αν η Γη ήταν στάσιμη, αυτό θα ήταν το τέλος της ιστορίας. Αλλά η Γη δεν είναι στάσιμη. Ο πλανήτης μας περιστρέφεται και η περιστροφή πρέπει να περιστρέφεται ελαφρώς, τραβώντας το σε μια τετραδιάστατη στροβιλισμό. Αυτό πήγε στο GP για να ελέγξει
Η ιδέα πίσω από το πείραμα είναι απλή:
Τοποθετήστε ένα περιστρεφόμενο γυροσκόπιο σε τροχιά γύρω από τη Γη, με τον άξονα περιστροφής στραμμένο προς κάποιο μακρινό αστέρι ως σταθερό σημείο αναφοράς. Χωρίς εξωτερικές δυνάμεις, ο άξονας του γυροσκοπίου πρέπει να συνεχίζει να δείχνει προς το αστέρι - για πάντα. Αλλά εάν ο χώρος είναι στριμμένος, η κατεύθυνση του άξονα του γυροσκοπίου θα πρέπει να μετακινείται με την πάροδο του χρόνου. Σημειώνοντας αυτήν την αλλαγή κατεύθυνσης σε σχέση με το αστέρι, θα μπορούσαν να μετρηθούν οι ανατροπές του χωροχρόνου.
Στην πράξη, το πείραμα είναι εξαιρετικά δύσκολο.
Τα τέσσερα γυροσκόπια στο GP-B είναι οι πιο τέλειες σφαίρες που έγιναν ποτέ από τον άνθρωπο. Αυτές οι μπάλες πινγκ πονγκ με συντηγμένο χαλαζία και πυρίτιο έχουν μήκος 1,5 ίντσες και δεν διαφέρουν ποτέ από μια τέλεια σφαίρα από περισσότερα από 40 ατομικά στρώματα. Εάν τα γυροσκόπια δεν ήταν τόσο σφαιρικά, οι άξονες περιστροφής τους θα ταλαντεύονταν ακόμη και χωρίς τα αποτελέσματα της σχετικότητας.
Σύμφωνα με υπολογισμούς, ο στριμμένος χωροχρόνος γύρω από τη Γη αναγκάζει τους άξονες των γυροσκοπίων να παρασύρουν μόνο 0,041 τόξα δευτερολέπτου για ένα χρόνο. Ένα τόξο δευτερολέπτου είναι το 1 / 3600ο του βαθμού. Για να μετρήσει αρκετά καλά αυτήν τη γωνία, το GP-B χρειάστηκε μια φανταστική ακρίβεια 0,0005 τόξων. Είναι σαν να μετράτε το πάχος ενός φύλλου χαρτιού που κρατάει άκρη σε απόσταση 100 μιλίων.
Οι ερευνητές του GP-B εφευρέθηκαν εντελώς νέες τεχνολογίες για να το καταστήσουν δυνατό. Δημιούργησαν έναν δορυφόρο «χωρίς μεταφορά» που θα μπορούσε να βγει στα εξωτερικά στρώματα της γήινης ατμόσφαιρας χωρίς να ενοχλεί τα γυροσκόπια. Ανακάλυψαν πώς να κρατήσουν το διεισδυτικό μαγνητικό πεδίο της Γης έξω από το διαστημικό σκάφος. Και δημιούργησαν μια συσκευή για τη μέτρηση της περιστροφής ενός γυροσκοπίου - χωρίς να αγγίξουν το γυροσκόπιο.
Η διακοπή του πειράματος ήταν μια εξαιρετική πρόκληση. Πολύς χρόνος και χρήμα ήταν στη γραμμή, αλλά οι επιστήμονες του GP-B φαίνεται να το έχουν κάνει.
«Δεν υπήρξαν μεγάλες εκπλήξεις» στην απόδοση του πειράματος, λέει ο καθηγητής φυσικής Francis Everitt, ο κύριος ερευνητής του GP-B στο Πανεπιστήμιο του Στάνφορντ. Τώρα που η λήψη δεδομένων είναι πλήρης, λέει ότι η διάθεση μεταξύ των επιστημόνων του GP-B είναι «πολύ ενθουσιασμός, και συνειδητοποιεί επίσης ότι μπροστά μας υπάρχει πολλή σκληρή δουλειά».
Μια προσεκτική, ενδελεχής ανάλυση των δεδομένων βρίσκεται σε εξέλιξη. Οι επιστήμονες θα το κάνουν σε τρία στάδια, εξηγεί ο Everitt. Πρώτον, θα εξετάσουν τα δεδομένα από κάθε μέρα του πειράματος καθ 'όλη τη διάρκεια του έτους, ελέγχοντας για παρατυπίες. Στη συνέχεια, θα χωρίσουν τα δεδομένα σε περίπου κομμάτια διάρκειας ενός μήνα και τελικά θα δουν ολόκληρο το έτος. Με αυτόν τον τρόπο, οι επιστήμονες θα πρέπει να είναι σε θέση να βρουν προβλήματα που μπορεί να χάσουν μια πιο απλή ανάλυση.
Τελικά οι επιστήμονες σε όλο τον κόσμο θα εξετάσουν τα δεδομένα. Λέει ο Everitt, «θέλουμε οι αυστηρότεροι κριτικοί μας να είμαστε εμείς».
Τα στοιχήματα είναι υψηλά. Εάν ανιχνεύσουν τη δίνη, ακριβώς όπως αναμενόταν, αυτό σημαίνει απλώς ότι ο Αϊνστάιν είχε δίκιο, ξανά. Τι γίνεται όμως αν δεν το κάνουν; Μπορεί να υπάρχει ένα ελάττωμα στη θεωρία του Αϊνστάιν, μια μικρή ασυμφωνία που προαναγγέλλει μια επανάσταση στη φυσική.
Πρώτον, ωστόσο, υπάρχουν πολλά δεδομένα για ανάλυση. Μείνετε συντονισμένοι.
Αρχική πηγή: Δελτίο Τύπου της NASA
