Umjetnički koncept iskrivljenog svemira i vremena oko Zemlje. Kreditna slika: NASA. Klikni za veću sliku
Je li Zemlja u vrtlogu prostor-vremena?
Uskoro ćemo znati odgovor: NASA / Stanfordov fizički eksperiment nazvan Gravity Probe B (GP-B) nedavno je završio godinu dana prikupljanja znanstvenih podataka u Zemljinoj orbiti. Rezultati, za koje će trebati još jedna godina za analizu, trebali bi otkriti oblik prostor-vremena oko Zemlje - i, možda, vrtlog.
Vrijeme i prostor, prema Einsteinovoj teoriji relativnosti, isprepleteni su i tvore četverodimenzionalnu tkaninu koja se naziva „prostor-vrijeme“. Ogromna masa Zemlje zatamnjuje ovu tkaninu, slično kao teška osoba koja je sjedila usred trampolina. Gravitacija, kaže Einstein, jednostavno je kretanje objekata koji slijede krivudave linije rupice.
Ako bi Zemlja bila nepomična, to bi bio kraj priče. Ali Zemlja nije nepomična. Naš se planet vrti, a centrifuga bi trebala neznatno zakretati jastučić, povlačeći ga oko sebe u četverodimenzionalni vrtlog. Ovo je GP-B otišao u svemir da provjeri
Ideja eksperimenta je jednostavna:
Stavite vrtičasti žiroskop u orbitu oko Zemlje, s osom okretanja usmjerenom prema nekoj dalekoj zvijezdi kao fiksnoj referentnoj točki. Oslobođen od vanjskih sila, os žiroskopa trebao bi i dalje zauvijek biti usmjeren prema zvijezdi. Ali ako je prostor uvijen, smjer osi žiroskopa trebao bi se kretati s vremenom. Primjećujući ovu promjenu smjera u odnosu na zvijezdu, mogli bi se mjeriti zavoji prostora i vremena.
U praksi je eksperiment strahovito težak.
Četiri žiroskopa u GP-B najsavršenije su sfere koje je čovjek ikada napravio. Ove kuglice od taljenog kvarca i silicijuma veličine ping pong-a imaju 1,5 inča i nikada se ne razlikuju od savršene sfere za više od 40 atomskih slojeva. Da žiroskopi ne bi bili tako sferični, njihove bi se osovine okretanja motale čak i bez efekata relativnosti.
Prema proračunima, iskrivljeni prostor-vrijeme oko Zemlje trebao bi uzrokovati da osi žiroskopa jedva padaju 0,041 arcesekunde tijekom godine. Arcsekunda je 1/36 stupnja. Da bi razumno izmjerio ovaj kut, GP-B je trebala fantastičnu preciznost od 0,0005 arcsekundi. To je poput mjerenja debljine listova papira koji su držani preko ruba 100 milja daleko.
Istraživači GP-B izumili su potpuno nove tehnologije kako bi to omogućili. Oni su razvili „drag free“ satelit koji bi mogao kliziti prema vanjskim slojevima Zemljine atmosfere bez narušavanja žiroskopa. Osmislili su kako da Zemljino prodirajuće magnetsko polje iz svemirskog broda. I izmislili su uređaj za mjerenje vrtnje žiroskopa - bez dodirivanja žiroskopa.
Izvlačenje eksperimenta bilo je izniman izazov. Dosta vremena i novca je bilo na liniji, ali čini se da su znanstvenici GP-B to i učinili.
„U izvedbi eksperimenta nije bilo većih iznenađenja“, kaže profesor fizike Francis Everitt, glavni istraživač GP-B na Sveučilištu Stanford. Sada kada je prikupljanje podataka završeno, kaže da je raspoloženje među znanstvenicima GP-B "puno entuzijazma, a također i spoznaja da je pred nama puno napornog rada".
U tijeku je pažljiva i temeljita analiza podataka. Znanstvenici će to učiniti u tri faze, objašnjava Everitt. Prvo će pregledati podatke iz svakog dana cjelogodišnjeg eksperimenta, provjeravajući nepravilnosti. Zatim će rastaviti podatke u otprilike mjesec dana, i konačno će pregledati cijelu godinu. Radeći to na ovaj način, znanstvenici bi trebali biti u mogućnosti pronaći probleme koji bi mogli propustiti jednostavniju analizu.
Na kraju će znanstvenici širom svijeta pomno pregledati podatke. Everitt kaže, "mi želimo da naši kritični kritičari budu nas."
Ulozi su visoki. Ako otkriju vrtlog, točno onako kako se i očekivalo, to jednostavno znači da je Einstein opet bio u pravu. Ali što ako ne urade? Mogla bi biti mana u Einsteinovoj teoriji, maleni nesklad koji najavljuje revoluciju u fizici.
Prvo, međutim, postoji puno podataka za analizu. Ostanite u toku.
Izvorni izvor: NASA News Release
