Eepiline uuring kinnitab Einsteini aegruumi keerises Maa ümber

Einsteinil oli õigus: sealonneljamõõtmeline aegruumi pööris Maa ümber ja Maa pöörlemineteebväänata aegruumi.

See on NASA sõnul teadaandes, mis tehti 52 aastat pärast seda, kui teadlased esmakordselt ette kujutasid, kuidas testida Einsteini teooriat aegruumi kohta-enne selle testimise tehnoloogia leiutamist. NASA teatas kinnitusest nelja-D aegruumi keerise ümber Maa ümber 4. mail 2011.

Mida see tähendab? Nagu Einstein soovitas oma 1916. aastal avaldatud üldises relatiivsusteoorias, võib gravitatsiooni kirjeldada kui objektide liikumist, mis järgib kõverjooni ruumis - või pigemaegruum, nagu Einstein seda täpsemalt kujutas. Kumerad jooned on põhjustatud massi olemasolust, näiteks meie Maa või päike. Teisisõnu, Einsteini sõnul põhjustab mass aegruumi kõverdumist. Selle massi lähedal liikuvad esemed veerevad selle poole, nagu pall veereks batuudil istuva raske inimese poole. Veelgi enam, Maa pöörlemisel peaks see aegruumi kangas pöörama. NASA Gravity Probe B (GP-B) kinnitas neid kahte peamist ennustust, mis tuletati Albert Einsteini üldisest relatiivsusteooriast. Tulemused on ajakirjas InternetisFüüsilise ülevaate kirjad.

Maa ümber tiirleva Gravity Probe B kunstnikukontseptsioon aegruumi mõõtmiseks, universumi neljamõõtmeline kirjeldus, sealhulgas kõrgus, laius, pikkus ja aeg. Pildikrediit: NASA

Stanfordi ülikooli füüsik Francis Everitt, Gravity Probe B missiooni peamine uurija, ütles:

Maa-aegne aegruum näib olevat moonutatud just nii, nagu üldrelatiivsusteooria ennustab.

Clifford Will Washingtoni ülikoolist St. Louis'is ja Einsteini teooriate ekspert ütles:

See on eepiline tulemus. Ühel päeval kirjutatakse see õpikutesse kui üks klassikalisi katseid füüsika ajaloos. Minu juhitud komisjoni arvates oli see pingutus tõeliselt kangelaslik. Me olime lihtsalt jahmunud.

GP-B toodi turule 2004. aastal, mis on spetsiaalselt selle testi jaoks loodud. Hüpoteesi mõõtmiseks kasutati katses nelja ülitäpset güroskoopigeodeetiline efekt, ruumi ja aja väändumine gravitatsioonikeha ümber jaraami lohistamine, mil määral pöörlev objekt tõmbab pöörlemisel endaga ruumi ja aega. GP-B määras mõlemad efektid enneolematu täpsusega, osutades ühele tähele IM Pegasi, olles samal ajal Maa polaarorbiidil. Kui gravitatsioon ei mõjutaks ruumi ja aega, osutaksid GP-B güroskoobid orbiidil olles igavesti samas suunas. Kuid Einsteini teooriate kinnituseks kogesid güroskoobid oma pöörlemissuunas mõõdetavaid, väikseid muutusi, samal ajal kui Maa gravitatsioon neid tõmbas.

Stanfordi ülikooli GP-B peamine uurija Francis Everitt selgitas:

Kujutage ette Maad, nagu oleks see meega kastetud. Planeedi pöörlemisel keerleb mesi selle ümber ja see on sama ruumi ja ajaga. GP-B kinnitas Einsteini universumi kahte kõige sügavamat ennustust, millel on kaugeleulatuvad tagajärjed astrofüüsika uurimisel. Samuti on missiooni taga olnud aastakümnete pikkusel tehnoloogilisel innovatsioonil püsiv pärand Maal ja kosmoses.

GP-B on üks pikaajalisemaid projekte NASA ajaloos. Teadlased pidid välja töötama täiesti uued tehnoloogiad-ühed kõige täpsemad ja keerukamad läbi aegade-, et hoida güroskoobid kõigutamatuna, kui satelliit läbib Maa atmosfääri ja magnetvälja, pidades samal ajal mõõtma güroskoobi keerutust seda puudutamata. Einsteini teooria poolt ette nähtud väikeste nurkade mõõtmiseks pidi güroskoop olema selline, mille pöörlemistelg ei triiviks oma lähtepunktist rohkem kui saja miljardi kraadi võrra iga tund, mil see pöörleb.

GP-B güroskooprootorid, mis on pingpongkuulide suurused ja valmistatud puhtast sulatatud kvartsist, mis on kaetud nioobiumiga, on nüüd Guinnessi rekordite andmebaasis loetletud kui ümaraimad esemed, mida eales toodetud ja mille sfäärilisus on ainult neutronitähtedega. Pildikrediit: Stanford

Aastakümnete pikkune innovatsioon hõlmas tohutul hulgal inimesi ning tõi kaasa märkimisväärseid saavutusi ja murrangulisi tehnoloogiaid:

• GP-B pakkus koolitusvälja 100 doktorandile ja 15 magistrikraadi kandidaadile ülikoolides üle Ameerika Ühendriikide. Projektiga koos töötasid ka üle 350 üliõpilase ja üle nelja tosina keskkooliõpilase koos juhtivate teadlaste ja kosmosetööstuse inseneridega tööstusest ja valitsusest. Ühest üliõpilasest, kes töötas GP-B kallal, sai esimene ameeriklanna kosmoses, Sally Ride. Teine oli Eric Cornell, kes võitis 2001. aastal Nobeli füüsikaauhinna.
• Missiooni tähejälgija ja güroskoobid olid kõige täpsemad, mis kunagi kavandatud ja toodetud.
• Teadlased töötasid välja tehnoloogiad kosmoselaevade keskkonnahäirete kontrollimiseks.
• GP-B uuendused täiustasid GPS-tehnoloogiaid, mis võimaldavad lennukitel ilma abita maanduda.
• NASA kosmilise taustauurija missioon kasutab GP-B tehnoloogiaid, määrates täpselt universumi taustkiirguse. See mõõtmine on suure paugu teooria aluseks ja viis NASA füüsiku John Matheri Nobeli preemia saamiseni.
• Lohistamisvaba satelliidi kontseptsioon tegi võimalikuks mitmeid Maad jälgivaid satelliite. Need annavad Maa kuju kõige täpsemad mõõtmised, mis on olulised täpseks navigeerimiseks maismaal ja merel ning mõistmaks seost ookeani ringluse ja kliimamustrite vahel.

Einsteini teooria kummalisi ennustusi saab rakendada mujal universumis, kuna Maa ümbritsev aegruumi keeris oleks mustade aukude, massiivsete neutrontähtede ja aktiivsete galaktikatuumade ümber.

Kokkuvõte: Teadlased on kinnitanud kahte Einsteini kõige sügavamat ennustust universumi kohta - mida nad nimetasidgeodeetiline efektjaraami lohistamine. Teisisõnu on olemas kinnitus neljamõõtmelise aegruumi keerise ümber Maa, mis Maa pöörlemisel keerdub. NASA satelliit Gravity Probe B tegi kinnituse güroskoopide abil, mis olid suunatud tähe IM Pegasi poole, olles samal ajal Maa polaarorbiidil.

NASA kaudu
NASA teadusuudiste kaudu
Stanfordi kaudu
Gravitatsioonisond B.
Gravitatsioonisond B - Einsteini universumi testimine
Füüsikud avastavad uue viisi moonutatud ruumi ja aja visualiseerimiseks
Kas Maa gravitatsioon võib asteroidi tabada?