Концепция на художник за усукано пространство-време около Земята. Кредит за изображение: НАСА. Щракнете за уголемяване
Земята е във вихър от пространство-време?
Скоро ще разберем отговора: Експеримент по физика НАСА / Станфорд, наречен Gravity Probe B (GP-B), наскоро завърши година на събиране на научни данни в земна орбита. Резултатите, които ще отнемат още една година за анализ, трябва да разкрият формата на пространството и времето около Земята - и, вероятно, вихъра.
Времето и пространството, според теориите на относителността на Айнщайн, са сплетени заедно, образувайки четириизмерна тъкан, наречена „пространство-време“. Огромната маса на Земята затъмнява тази тъкан, подобно на тежък човек, който седи в средата на батут. Гравитацията, казва Айнщайн, е просто движението на обекти, следващи криволичещите линии на трапчината.
Ако Земята беше неподвижна, това ще бъде краят на историята. Но Земята не е неподвижна. Нашата планета се върти и въртенето трябва да завърти трапчината, леко, като я дърпа наоколо в 4-измерен вихър. Това е, което GP-B отиде в космоса, за да провери
Идеята зад експеримента е проста:
Поставете въртящ се жироскоп в орбита около Земята, като оста на въртене е насочена към някаква далечна звезда като фиксирана референтна точка. Освободена от външни сили, оста на жироскопа трябва да продължава да сочи към звездата завинаги. Но ако пространството е усукано, посоката на оста на жироскопа трябва да се движи във времето. Като отбележим тази промяна в посоката спрямо звездата, може да се измери обратите на пространството и времето.
На практика експериментът е изключително труден.
Четирите жироскопа в GP-B са най-съвършените сфери, правени някога от хората. Тези топчета с размер на пинг-понг от разтопен кварц и силиций са 1,5 инча и никога не варират от перфектна сфера с повече от 40 атомни слоя. Ако жироскопите не бяха толкова сферични, техните въртящи се оси биха колебали дори без ефектите на относителността.
Според изчисленията, усуканото пространство-време около Земята трябва да накара осите на жироскопа да се движат само 0,041 арсекунди за една година. Арсекунда е 1/3600 от степен. За да измерва разумно този ъгъл, GP-B се нуждае от фантастична точност от 0,0005 арсесекунди. Това е като измерване на дебелината на лист хартия, държан на ръба на 100 мили.
Изследователите на GP-B измислиха изцяло нови технологии, за да направят това възможно. Те разработиха „плъзгащ безплатен“ спътник, който можеше да се изравнява с външните слоеве на земната атмосфера без да нарушава жироскопите. Те измислиха как да предпазят проникващото магнитно поле на Земята от космическия кораб. И измислиха устройство за измерване на въртенето на жироскопа - без да докосват жироскопа.
Издърпването на експеримента беше изключително предизвикателство. Много време и пари имаше на линия, но учени от GP-B изглежда са го направили.
„Нямаше големи изненади“ в представянето на експеримента, казва професорът по физика Франсис Еверит, главен изследовател на GP-B в Станфордския университет. Сега, когато вземането на данни е завършено, той казва, че настроението сред учените от GP-B е "много ентусиазъм и осъзнаване също, че пред нас има много усилена усилена работа".
В ход е внимателен и задълбочен анализ на данните. Учените ще го направят на три етапа, обяснява Еверит. Първо, те ще разгледат данните от всеки ден от целогодишния експеримент, като проверяват за нередности. След това ще разбият данните на приблизително месечни парчета и накрая ще разгледат цялата година. По този начин учените трябва да могат да намерят проблеми, които по-простият анализ може да пропусне.
В крайна сметка учените по света ще разгледат подробно данните. Казва Еверит, „ние искаме най-строгите ни критици да бъдат нас“.
Коловете са големи. Ако открият вихъра, точно както се очаква, това просто означава, че Айнщайн отново е бил прав. Но какво, ако не го правят? Възможно е да има недостатък в теорията на Айнщайн, малко разминаване, което предвещава революция във физиката.
Първо обаче има много данни за анализ. Продължавайте да се настройвате.
Оригинален източник: NASA News Release
