Taiteilijan käsitys kierretystä avaruus-ajasta Maan ympärillä. Kuvan luotto: NASA. Klikkaa suurentaaksesi
Onko Maa avaruus-pyörressä?
Pian tiedämme vastauksen: NASA / Stanford-fysiikan koe, nimeltään Gravity Probe B (GP-B), päätti äskettäin vuoden tiededatan keräämiseen Maan kiertoradalla. Tulosten, joiden analysointi vie vielä vuoden, pitäisi paljastaa avaruus-ajan muoto maapallon ja mahdollisesti pyörteen ympärillä.
Aika ja tila, Einsteinin suhteellisuusteorian mukaan, kudotaan yhteen, muodostaen nelisuuntaisen kankaan, jota kutsutaan “avaruus-aika”. Maapallon valtava massa himmentää tätä kangasta, aivan kuten raskas henkilö istuu trampoliinin keskellä. Einstein sanoo, että painovoima on yksinkertaisesti esineiden liikettä, jotka seuraavat pimentimen kaarevia viivoja.
Jos Maa olisi paikallaan, se olisi tarinan loppu. Mutta maa ei ole paikallaan. Maapallomme pyörii, ja spinin tulisi kääntyä pistoketta hieman, vetämällä se ympäri 4-ulotteiseen pyörteeseen. Tätä GP-B meni avaruuteen tarkistamaan
Kokeilun idea on yksinkertainen:
Aseta kehrävä gyroskooppi kiertoradalle maapallon ympäri niin, että kehruusakseli osoittaa kohti jotain kaukaista tähteä kiinteänä vertailupisteenä. Gyroskoopin akselin tulisi jatkua osoittamatta tähtiä ikuisesti ilman ulkoisia voimia. Mutta jos tilaa kierretään, gyroskoopin akselin suunnan tulisi ajautua ajan myötä. Huomauttamalla tämä suunnanmuutos tähtiin nähden, avaruus-ajan käänteet voitiin mitata.
Käytännössä kokeilu on erittäin vaikea.
GP-B: n neljä gyroskooppia ovat täydellisimpiä palloja, jotka ihmiset ovat koskaan valmistaneet. Nämä sulatetun kvartsin ja piin pingispongikokoiset pallot ovat 1,5 tuuman poikki ja eivät koskaan eroa täydellisestä pallosta enemmän kuin 40 atomikerrosta. Jos gyroskoopit eivät olisi niin pallomaisia, niiden spin-akselit heiluvat jopa ilman suhteellisuusteoriaa.
Laskelmien mukaan kiertävän avaruus-ajan Maapallon ympärillä pitäisi aiheuttaa giroskooppien akselien ajelehtiminen vain 0,041 kaarisekuntia vuodessa. Kaarisekundi on 1/3600 astetta. Tämän kulman mittaamiseksi kohtuullisen hyvin, GP-B tarvitsi fantastista tarkkuutta 0,0005 kaarisekuntia. Se on kuin mitata paperiarkin paksuus, jota pidetään reunalla 100 mailin päässä.
GP-B-tutkijat keksivät kokonaan uutta tekniikkaa tämän mahdollistamiseksi. He kehittivät ”vedoton” -satelliitin, joka voisi harjautua maan ilmakehän ulkopinnoille häiritsemättä gyrosta. He keksivät, kuinka pitää maan tunkeutuva magneettikenttä poissa avaruusaluksesta. Ja he kokosivat laitteen girroskoopin spin-mittaamiseksi koskematta gyroskooppiin.
Kokeen vetäminen oli poikkeuksellinen haaste. Paljon aikaa ja rahaa oli linjalla, mutta GP-B-tutkijat näyttävät tehneen sen.
"Kokeen suorituksessa ei ollut suuria yllätyksiä", sanoo fysiikan professori Francis Everitt, GP-B: n päätutkija Stanfordin yliopistossa. Nyt kun tiedonkeruu on valmis, hän sanoo, että GP-B-tutkijoiden mieliala on ”paljon innostusta ja ymmärtää myös, että edessämme on paljon hienoa kovaa työtä”.
Tietojen huolellinen ja perusteellinen analysointi on meneillään. Tutkijat tekevät sen kolmessa vaiheessa, Everitt selittää. Ensinnäkin he tarkastelevat tietoja jokaisesta vuoden kokeilun päivästä ja tarkistavat väärinkäytöksiä. Seuraavaksi he hajottavat tiedot noin kuukauden mittaisiksi paloiksi, ja lopulta he tarkastelevat koko vuotta. Tekemällä sen tällä tavalla, tutkijoiden pitäisi pystyä löytämään ongelmat, joita yksinkertaisempi analyysi saattaa jättää väliin.
Lopulta tutkijat ympäri maailmaa tarkastelevat tietoja. Everitt sanoo: "Haluamme, että ankarimmat kriitikot ovat meitä."
Panokset ovat korkeat. Jos he havaitsevat pyörteen tarkalleen odotetusti, se tarkoittaa yksinkertaisesti, että Einstein oli jälleen oikeassa. Mutta entä jos he eivät? Einsteinin teoriassa voi olla virhe, pieni ristiriita, joka julistaa fysiikan vallankumouksen.
Ensinnäkin on kuitenkin paljon analysoitavaa tietoa. Pysy kanavalla.
Alkuperäinen lähde: NASA: n lehdistötiedote
