Umetnikov koncept zasukanega vesolja in časa okoli Zemlje. Kreditna slika: NASA. Kliknite za povečavo
Je Zemlja v vrtincu vesolja in časa?
Kmalu bomo vedeli odgovor: NASA / Stanford fizični eksperiment z imenom Gravity Probe B (GP-B) je pred kratkim zaključil leto zbiranja znanstvenih podatkov na Zemljini orbiti. Rezultati, ki bodo potrebovali še eno leto za analizo, bi morali razkriti obliko vesolja in časa okoli Zemlje - in morda tudi vrtinca.
Čas in prostor sta po Einsteinovih teorijah relativnosti združeni in tvorita štiridimenzionalno tkanino, imenovano »prostor-čas«. Ogromna masa Zemlje zatemni to tkanino, podobno kot težka oseba, ki sedi sredi trampolina. Gravitacija, pravi Einstein, je preprosto gibanje predmetov, ki sledijo vijugastim črtam naramnice.
Če bi Zemlja stala, bi bil to konec zgodbe. Toda Zemlja ni mirujoča. Naš planet se vrti in spin bi moral rahlo zasukati lupino, tako da jo povleče naokoli v štiridimenzionalni vrtinec. To je tisto, kar je GP-B odpravil v vesolje, da bi preveril
Ideja eksperimenta je preprosta:
Postavite vrteči se žiroskop v orbito okoli Zemlje, tako da je os vrtenja usmerjena proti neki oddaljeni zvezdi kot fiksni referenčni točki. Brez zunanjih sil mora os žiroskopa še naprej večno kazati proti zvezdi. Če pa je prostor zasukan, bi se morala smer osi žiroskopa sčasoma premikati. Če opazimo to spremembo smeri glede na zvezdo, bi lahko izmerili zasuke prostora in časa.
V praksi je poskus izjemno težek.
Štirje žiroskopi v GP-B so najbolj dovršene sfere, ki jih je človek naredil. Te kroglice iz taljenega kremena in silicija v velikosti ping pong so 1,5 centimetra in se ne razlikujejo od popolne krogle za več kot 40 plasti atoma. Če žiroskopi ne bi bili tako sferični, bi se njihove osi vrtele tudi brez učinkov relativnosti.
Po izračunih naj bi zasukan prostor-čas okoli Zemlje povzročil, da se osi žiroskopov v enem letu gibljejo le 0,041 arcsekunde. Arcsekunda je 1/3600 stopinje. Za dobro merjenje tega kota je GP-B potreboval fantastično natančnost 0,0005 arcsekunde. Kot merjenje debeline lista papirja, ki je na robu 100 milj.
Raziskovalci GP-B so izumili popolnoma nove tehnologije, da bi to omogočili. Razvili so "brezplačno vlečni" satelit, ki se lahko prilega zunanjim slojem Zemljine atmosfere, ne da bi motil žiroskope. Ugotovili so, kako preprečiti prodorno magnetno polje Zemlje iz vesoljskega plovila. In pripravili so napravo za merjenje vrtenja žiroskopa - ne da bi se dotaknili žiroskopa.
Izvlek iz eksperimenta je bil izjemen izziv. Veliko časa in denarja je bilo na vrsti, toda zdi se, da so znanstveniki GP-B to tudi storili.
"Pri izvedbi eksperimenta ni bilo večjih presenečenj," pravi profesor fizike Francis Everitt, glavni preiskovalec GP-B na univerzi Stanford. Ko je zbiranje podatkov končano, pravi, da je razpoloženje med znanstveniki GP-B "veliko navdušenja in tudi spoznanje, da je pred nami veliko močnega trdega dela."
Poteka natančna, temeljita analiza podatkov. Znanstveniki bodo to storili v treh fazah, pojasnjuje Everitt. Najprej bodo pregledali podatke iz vsakega dne celoletnega poskusa in preverili, ali obstajajo nepravilnosti. Nato bodo podatke razdelili na približno mesece, na koncu pa si bodo ogledali celo leto. S tem bi morali znanstveniki najti težave, ki bi jih pogrešala preprostejša analiza.
Sčasoma bodo znanstveniki po vsem svetu pregledali podatke. Everitt pravi, "želimo, da so naši najstrožji kritiki."
Vložki so visoki. Če zaznajo vrtinec natančno po pričakovanjih, to preprosto pomeni, da je bil Einstein spet pravi. Kaj pa, če ne? V Einsteinovi teoriji je lahko napaka, majhno neskladje, ki napoveduje revolucijo v fiziki.
Najprej je veliko podatkov za analizo. Ostani na vezi.
Izvirni vir: NASA News Release
