En kunstners konsept med vridd romtid rundt Jorden. Bildekreditt: NASA. Klikk for å forstørre
Er Jorden i en virvel av rom-tid?
Vi vet snart svaret: Et NASA / Stanford fysikkeksperiment kalt Gravity Probe B (GP-B) har nylig avsluttet et år med å samle vitenskapelige data i Jordens bane. Resultatene, som vil ta ytterligere et år å analysere, bør avsløre rom-tidens form rundt jorden - og muligens virvelen.
Tid og rom, i henhold til Einsteins relativitetsteorier, er vevd sammen, og danner et firedimensjonalt stoff som kalles "rom-tid." Den enorme massen av jorden dimples dette stoffet, omtrent som en tung person som sitter midt i en trampoline. Tyngdekraften, sier Einstein, er ganske enkelt bevegelsen av gjenstander som følger de buede linjene i hullingen.
Hvis Jorden var stasjonær, ville det være slutten på historien. Men Jorden er ikke stasjonær. Planeten vår snurrer, og sentrifugeringen skulle vri vrien, litt og dra den rundt i en 4-dimensjonal virvel. Dette er hva GP-B gikk til verdensrommet for å sjekke
Ideen bak eksperimentet er enkel:
Sett et snurrende gyroskop i bane rundt jorden, med spinnaksen rettet mot en fjern stjerne som et fast referansepunkt. Fri fra ytre krefter, bør gyroskopets akse fortsette å peke på stjernen - for alltid. Men hvis plassen er vridd, bør retningen på gyroskopets akse bevege seg over tid. Ved å legge merke til denne retningsendringen i forhold til stjernen, kunne vridninger av rom-tid måles.
I praksis er eksperimentet enormt vanskelig.
De fire gyroskopene i GP-B er de mest perfekte kulene noensinne laget av mennesker. Disse ping-pong-størrelse ballene med smeltet kvarts og silisium er 1,5 tommer på tvers og varierer aldri fra en perfekt sfære med mer enn 40 atomlag. Hvis gyroskopene ikke var så sfæriske, ville rotasjonsaksen deres vingle selv uten effekter av relativitet.
I henhold til beregninger skulle den vridde romtiden rundt Jorden føre til at gyroenes akser bare drev 0,041 buer i løpet av et år. Et buesekund er 1 / 3600. av en grad. For å måle denne vinkelen rimelig godt, trengte GP-B en fantastisk presisjon på 0,0005 buesekunder. Det er som å måle tykkelsen på et papirark som ligger 100 km unna.
GP-B-forskere oppfant helt nye teknologier for å gjøre dette mulig. De utviklet en "drafri" satellitt som kunne pusse mot de ytre lagene i jordas atmosfære uten å forstyrre gyros. De fant ut hvordan de kan holde jordens penetrerende magnetfelt ut av romskipet. Og de kokte sammen en enhet for å måle spinnet til en gyro - uten å berøre gyroen.
Å trekke av eksperimentet var en eksepsjonell utfordring. Det var mye tid og penger på linjen, men GP-B-forskerne ser ut til å ha gjort det.
“Det var ingen store overraskelser” i eksperimentets ytelse, sier fysikkprofessor Francis Everitt, hovedetterforsker for GP-B ved Stanford University. Nå som dataopptaket er fullført, sier han stemningen blant GP-B-forskerne er "mye entusiasme, og en erkjennelse av at mye slipende hardt arbeid ligger foran oss."
En nøye, grundig analyse av dataene er i gang. Forskerne vil gjøre det i tre stadier, forklarer Everitt. Først vil de se på dataene fra hver dag i det årelange eksperimentet og se etter uregelmessigheter. Neste gang vil de dele dataene i omtrent månedlige småbiter, og til slutt vil de se på hele året. Ved å gjøre det på denne måten, skal forskerne kunne finne problemer som en enklere analyse kan gå glipp av.
Etter hvert vil forskere over hele verden granske dataene. Sier Everitt, "vi vil at våre strengeste kritikere skal være oss."
Innsatsen er høy. Hvis de oppdager virvelen, akkurat som forventet, betyr det ganske enkelt at Einstein hadde rett, igjen. Men hva om de ikke gjør det? Det kan være en feil i Einsteins teori, et ørlite avvik som innvarsler en revolusjon i fysikken.
Først, men det er mange data å analysere. Følg med.
Originalkilde: NASA News Release
