Linkovi

Einsteinova teorija relativnosti potvrđena eksperimentom u NASA-inoj sondi Gravity Probe B

  • Rosanne Skirble

Grafički koncept sonde Gravity Probe B dok kruži oko Zemlje, mjereći izobličenje prostorno-vremenskog kontinuuma

Grafički koncept sonde Gravity Probe B dok kruži oko Zemlje, mjereći izobličenje prostorno-vremenskog kontinuuma

Eksperiment na orbitirajućoj sondi testirao je dvije Einsteinove teorije – 'geodetski efekt' i povlačenje prostora

Američka agencija za istraživanje svemira, NASA, objavila je podatke sa svoje sonde Gravity Probe B, iz 2004., čija je primarna misija bila testirati u Zemljinoj orbiti teoriju relativiteta Alberta Einsteina, iz 1916. Eksperiment je bio u pripremi više desetljeća, a rezultati su konačno potvrdili Einsteinovu prijelomnu teoriju o gravitaciji i fizikalnim zakonima svemira.

Jedan znanstvenik sa Sveučilišta Stanford predložio je 1959. godine eksperiment za testiranje Einsteinove teorije pomoću rotirajućih žiroskopa u svemiru. Francis Everitt se priključio projektu na Stanfordu 1962.

Francis Everitt

Francis Everitt

Desetljećima kasnije, konačno je imao priliku provesti taj eksperiment kad je bio imenovan vodećim znanstvenikom NASA-ine misije Gravity Probe B, 2004: "Na koncu smo obavili taj prijelomni eksperiment, testirali smo Einsteinov svemir. I, Einstein je preživio."

Pateći od odgađanja lansiranja, proračunskih nevolja, pogrešnih podataka i nekoliko saveznih istraga, misija Gravity Probe B je konačno dobila odobrenje i letjelica je provela u Zemljinoj orbiti 17 mjeseci.

Eksperiment koji se odvijao na letjelici testirao je dvije Einsteinove teorije. Prva je – objašnjava Everitt – 'geodetski efekt': "U Einsteinovom svemiru, prostor i vrijeme su izobličeni gravitacijom. Zemlja vrlo blago izobličuje prostor oko sebe svojom gravitacijom. Izmjereno, to iznosi 2,75 centimetara na 40 tisuća kilometara. Dakle, to je vrlo blago izobličenje."

Druga Einsteinova teorija koja se našla na testu je povlačenje prostora – tendencija tijela koje se obrće da za sobom povlači tkanje prostora i vremena. Everitt kaže da bi se to jasno vidjelo kad bi Zemlja, recimo, bila uronjena u med: "Možete zamisliti da bi se med vukao za Zemljom dok bi se ona rotirala. Ako bi stavili neki plutajući pokazatelj u med, taj bi se pokazatelj micao kako bi ga rotacija Zemlje povukla skupa s medom. To se u eksperimentu događa sa žiroskopom. Dakle, Zemlja zaista povlači sa sobom prostor i vrijeme oko sebe."

U vrijeme lansiranja, 2004., sonda Gravity Probe B bila je opremljena najmodenijom tehnologijom kakva nije postojala kad su stanfordski znanstvenici prvotno zamislili svoj eksperiment. To je uključivalo i četiri super-precizna žiroskopa, milijun puta osjetljivija od onih koji su bili dostupni ranih šezdesetih godina prošlog stoljeća.

"Radi se o kugli veličine ping-pong loptice, smještenoj u kućištu od kvarca. Električki ju se drži lebdećom u sredini, potom ju se, pomoću plina, zarotira da se obrće 5 tisuća puta u minuti. Zatim se ispumpa plin do ekstremno visokog vakuuma i evo nam super-preciznog žiroskopa," objašnjava Everitt.

Kad su se našli u orbiti, ti su žiroskopi bili dizajnirani da održe letjelicu Gravity Probe B u savršenoj ravnini prema određenoj dalekoj referentnoj zvijezdi. Potvrda Einsteinove teorije iskazala se sićušnim – ali mjerljivim! – promjenama u smjeru spina žiroskopa, kako su oni bili vučeni Zemljinom gravitacijom.

Tijekom godina, saznanja dobijena sondom Gravity Probe B i sama su izazvala val novih tehnologija, uključujući i Globalni sustav pozicioniranja, GPS, mrežu satelita koji kruže oko Zemlje i koji su postali esencijalni za preciznu navigaciju na kopnu i moru.

Albert Einstein, koji je umro 1955., nikad nije sanjao da bi njegova teorija relativnosti bila – ili uopće mogla biti! – dokazana. U svojoj knjizi Značenje relativnosti, slavni je fizičar napisao: „… o potvrdi putem laboratorijskih eksperimenata ne treba ni razmišljati.“

"Ali, zahvaljujući NASA-i, mi smo učinili mnogo više nego samo razmišljali o stavkama teorije relativnosti. Mi smo ih stvarno izmjerili!" kaže vodeći znanstvenik misije Gravity Probe B, Francis Everitt.

Nalazi misije bit će objavljeni u dolazećem broju časopisa Physical Review Letters.

XS
SM
MD
LG