Концепція художника про скручений космічний час навколо Землі. Кредит зображення: NASA. Натисніть, щоб збільшити
Чи знаходиться Земля у вихорі простору-часу?
Незабаром ми дізнаємось відповідь: Недавно завершився рік збору даних про науку на земній орбіті з фізичного експерименту NASA / Стенфорд під назвою Gravity Probe B (GP-B). Результати, на аналіз яких піде ще один рік, повинні виявити форму простору-часу навколо Землі - і, можливо, вихор.
Час і простір, згідно з теоріями відносності Ейнштейна, сплетені разом, утворюючи чотиривимірну тканину під назвою «простір-час». Величезна маса Землі затьмарює цю тканину, подібно до важкої людини, що сидить посеред батута. Гравітація, каже Ейнштейн, - це просто рух предметів, що слідує за криволінійними лініями ямочки.
Якби Земля була нерухомою, це було б кінцем історії. Але Земля не є нерухомою. Наша планета крутиться, і спін повинен злегка крутити ямочку, втягуючи її навколо у 4-мірний вир. Це те, що GP-B пішов у космос, щоб перевірити
Ідея експерименту проста:
Покладіть спінінг-гіроскоп на орбіту навколо Землі, а вісь спіна спрямована на якусь далеку зірку як фіксовану опорну точку. Вільна від зовнішніх сил, вісь гіроскопа повинна продовжувати вказувати на зірку – назавжди. Але якщо простір закручене, напрямок осі гіроскопа має плисти з часом. Зазначаючи цю зміну напрямку відносно зірки, можна було виміряти повороти простору-часу.
На практиці експеримент надзвичайно важкий.
Чотири гіроскопи в GP-B - це найдосконаліші сфери, коли-небудь зроблені людьми. Ці кульки з плавленого кварцу і кремнію розміром з пінг-понг розміром 1,5 дюйма і ніколи не відрізняються від досконалої сфери більш ніж 40 атомними шарами. Якби гіроскопи були не такими кулястими, їхні спінові осі коливались би навіть без ефектів відносності.
Згідно з розрахунками, скручений простір-час навколо Землі повинен спричинити за собою осі гіроскопів лише 0,041 секунди протягом року. Дуга дуги - 1/ 3600-го ступеня. Щоб досить добре виміряти цей кут, GP-B потребувала фантастичної точності 0,0005 арсекунд. Це як би виміряти товщину аркуша паперу, який тримався за край за 100 миль.
Дослідники GP-B винайшли цілі нові технології, щоб зробити це можливим. Вони розробили супутник без перетягування, який міг би протидіяти зовнішнім шарам земної атмосфери, не порушуючи гіроскопів. Вони придумали, як утримати проникаюче магнітне поле Землі поза космічним кораблем. І вони придумали прилад для вимірювання віджиму гіроскопа - не торкаючись до гіроскопа.
Відключення експерименту було винятковою проблемою. Багато часу і грошей було на лінії, але вчені GP-B, схоже, зробили це.
"У виконанні експерименту не було жодних великих сюрпризів", - каже професор фізики Френсіс Еверітт, головний слідчий GP-B університету Стенфорда. Тепер, коли отримання даних завершено, він каже, що настрій серед науковців GP-B "є великим ентузіазмом, а також усвідомленням того, що попереду нас багато кропіткої роботи".
Триває ретельний, ретельний аналіз даних. Вчені будуть робити це в три етапи, пояснює Еверіт. Спочатку вони переглянуть дані кожного дня цілорічного експерименту, перевіряючи наявність нерівностей. Далі вони розбиватимуть дані приблизно на місячні фрагменти, і нарешті вони переглянуть цілий рік. Роблячи це таким чином, вчені повинні мати можливість знайти будь-які проблеми, які можуть пропустити більш простий аналіз.
Врешті-решт вчені у всьому світі перевірять дані. Каже Еверітт, "ми хочемо, щоб нашими найжорсткішими критиками були ми".
Ставки високі. Якщо вони виявлять вихор точно так, як очікувалося, це просто означає, що Ейнштейн знову мав рацію. Але що робити, якщо вони цього не роблять? У теорії Ейнштейна може виникнути недолік, крихітна розбіжність, яка віщує революцію у фізиці.
По-перше, хоча є багато даних для аналізу. Слідкуйте за налаштуваннями.
Оригінальне джерело: NASA News Release
