מושג אמן של חלל-זמן מעוות סביב כדור הארץ. אשראי תמונה: נאס"א. לחץ להגדלה
האם כדור הארץ נמצא במערבולת של זמן-חלל?
בקרוב נדע את התשובה: ניסוי פיזיקה של נאס"א / סטנפורד בשם Gravity Probe B (GP-B) סיים לאחרונה שנה של איסוף נתונים מדעיים במסלול כדור הארץ. התוצאות, שייקח שנה נוספת לניתוח, צריכות לחשוף את צורת הזמן המרחב סביב כדור הארץ - ואולי גם את המערבולת.
זמן ומרחב, על פי תיאוריות היחסות של איינשטיין, שזורים זה בזה, ויוצרים מרקם ארבעה ממדי הנקרא "מרחב-זמן". המסה האדירה של כדור הארץ מטשטשת את הבד הזה, כמו אדם כבד שיושב באמצע טרמפולינה. כוח המשיכה, אומר איינשטיין, הוא פשוט תנועה של עצמים בעקבות הקווים המעוקלים של הגומה.
אם כדור הארץ היה נייח, זה היה סוף הסיפור. אבל כדור הארץ אינו נייח. כוכב הלכת שלנו מסתובב, והסחרור צריך לסובב את הגומה מעט, ולמשוך אותו סביב למערבולת ארבעה ממדית. זה מה ש- GP-B הלך לחלל כדי לבדוק
הרעיון שמאחורי הניסוי פשוט:
הכניס גירוסקופ מסתובב למסלול סביב כדור הארץ, כשציר הסחרור מופנה לכיוון כוכב מרוחק כנקודת ייחוס קבועה. חופשי מכוחות חיצוניים, ציר הגירוסקופ צריך להמשיך ולהצביע על הכוכב - לנצח. אבל אם חלל מעוות, כיוון ציר הגירוסקופ אמור להיסחף לאורך זמן. על ידי ציון שינוי כיוון זה ביחס לכוכב, ניתן היה למדוד את פיתולי המרחב-זמן.
בפועל, הניסוי קשה ביותר.
ארבעת הג'ירוסקופים ב- GP-B הם התחומים המושלמים ביותר שנעשו אי פעם על ידי בני אדם. הכדורים בגודל פינג פונג אלה של קוורץ וסיליקון התמזגו הם בגודל של 1.5 אינץ 'ולעולם אינם משתנים מתחום מושלם ביותר מ- 40 שכבות אטומיות. אם הג'ירוסקופים לא היו כל כך כדוריים, צירי הספין שלהם היו מתנדנדים גם ללא השפעות היחסות.
על פי החישובים, זמן החלל המעוות סביב כדור הארץ אמור לגרום לצירי הג'ירואים להיסחף רק 0.041 קשתות משנה במשך שנה. שניה לקשת השנייה היא 1/3600 תואר. כדי למדוד זווית זו בצורה סבירה, GP-B היה זקוק לדיוק פנטסטי של 0.0005 קשת. זה כמו למדוד את עובי גיליון הנייר המוחזק 100 מיילים משם.
חוקרי GP-B המציאו טכנולוגיות חדשות לגמרי כדי לאפשר זאת. הם פיתחו לוויין "גרור חופשי" שיכול להבריש על שכבות החיצון של האטמוספרה של כדור הארץ מבלי להפריע לג'ירואים. הם הבינו כיצד להרחיק את השדה המגנטי החודר של כדור הארץ מהחללית. והם רקחו מכשיר למדידת סיבוב של ג'יירו - בלי לגעת בג'יירו.
כריתת הניסוי הייתה אתגר יוצא דופן. הרבה זמן וכסף היו על הקו, אך נראה כי מדעני GP-B עשו זאת.
"לא היו שום הפתעות מהותיות" בביצוע הניסוי, אומר פרופסור לפיזיקה פרנסיס אווריט, החוקר הראשי של GP-B מאוניברסיטת סטנפורד. כעת, לאחר שליטת לקיחת הנתונים, הוא אומר כי מצב הרוח בקרב מדעני GP-B הוא "הרבה התלהבות, וההבנה שגם הרבה עבודה קשה טוחנת לפנינו."
בוצע ניתוח מעמיק ויסודי של הנתונים. המדענים יעשו את זה בשלושה שלבים, מסבירה אווריט. ראשית, הם יבדקו את הנתונים מכל יום של הניסוי לאורך השנה, ויבדקו אי סדרים. בשלב הבא הם ישברו את הנתונים לנתחים בערך חודש, ולבסוף הם יסתכלו על כל השנה. בכך שיעשו זאת בדרך זו, המדענים צריכים להיות מסוגלים למצוא כל בעיה שניתוח פשוט יותר עשוי לפספס.
בסופו של דבר, מדענים ברחבי העולם יבדקו את הנתונים. אומר אווריט, "אנחנו רוצים שהמבקרים הכי חמורים שלנו יהיו אנחנו."
ההימור גבוה. אם הם מזהים את המערבולת, בדיוק כצפוי, זה פשוט אומר שאינשטיין צדק, שוב. אבל מה אם הם לא? יתכן שיש פגם בתיאוריה של אינשטיין, אי-התאמה זעירה שמבשרת מהפכה בפיזיקה.
אולם ראשית, יש המון נתונים לניתוח. המשך לעקוב.
המקור המקורי: מהדורת החדשות של נאס"א
