ดาราศาสตร์ที่ไม่มีกล้องโทรทรรศน์ - Gravity Probe B

Pin
Send
Share
Send

มีบรรทัดออกจากตอนแรกของ ทฤษฎีบิ๊กแบง ซีรี่ส์ที่ Gravity Probe B ได้รับการอธิบายว่าได้เห็น "เหลือบ" ของเอฟเฟกต์การลากเฟรมที่คาดการณ์ไว้ของ Einstein ในความเป็นจริงมันไม่ชัดเจนเลยว่าการทดลองนั้นสามารถแยกแยะเอฟเฟกต์การลากเฟรมจากเสียงพื้นหลังที่สร้างโดยความผิดปรกติเล็กน้อยบางอย่างในระบบตรวจจับ

ไม่ว่าสิ่งนี้จะนับเป็นเหลือบหรือไม่ - การลากเฟรม (การคาดคะเนครั้งสุดท้ายของทฤษฎีสัมพัทธภาพทั่วไป) และ Gravity Probe B ได้กลายเป็นความเชื่อมโยงในจิตสำนึกสาธารณะ ดังนั้นนี่คือไพรเมอร์สั้น ๆ เกี่ยวกับสิ่งที่ Gravity Probe B อาจจะใช่หรือไม่ก็ได้

ดาวเทียม Gravity Probe B เปิดตัวในปี 2547 และตั้งอยู่ในวงโคจรขั้วโลกระดับความสูง 650 กิโลเมตรรอบโลกที่มีลูกกลมสี่ลูกหมุนอยู่ภายใน การออกแบบการทดลองเสนอว่าในกรณีที่ไม่มีความโค้งของอวกาศ - เวลาหรือการลากเฟรม gyroscopes เหล่านี้เคลื่อนที่ในวงโคจรของฤดูใบไม้ร่วงอิสระควรหมุนด้วยแกนของการหมุนของพวกเขาในแนวเดียวกัน .

เพื่อหลีกเลี่ยงการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าจากสนามแม่เหล็กของโลกไจโรสโคปจะถูกเก็บไว้ในกระติกน้ำร้อนที่มีสารตะกั่วเรียงราย - เปลือกซึ่งเต็มไปด้วยฮีเลียมเหลว สิ่งนี้ป้องกันเครื่องมือจากสัญญาณรบกวนแม่เหล็กภายนอกและตัวนำยิ่งยวดที่เปิดใช้งานเย็นภายในเครื่องตรวจจับที่ออกแบบมาเพื่อตรวจสอบสปินของไจโรสโคป

ฮีเลียมที่รั่วอย่างช้าๆจากขวดก็ถูกใช้เป็นตัวขับเคลื่อน เพื่อให้แน่ใจว่าลูกข่างยังคงตกอย่างอิสระในกรณีที่ดาวเทียมพบการลากบรรยากาศ - ดาวเทียมสามารถทำการปรับวิถีนาทีโดยหลักแล้วบินรอบ ๆ gyroscopes เพื่อให้แน่ใจว่าพวกเขาไม่เคยสัมผัสกับด้านข้างของภาชนะบรรจุ

ทีนี้แม้ว่า gyroscopes จะอยู่ในฤดูใบไม้ร่วง - มันเป็นฤดูใบไม้ร่วงฟรีไปรอบ ๆ และรอบ ๆ ดาวเคราะห์แปรปรวนเวลาว่าง ไจโรสโคปเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ในพื้นที่ว่างที่ค่อนข้างว่างเปล่าเช่นกันในฤดูใบไม้ร่วงที่ปราศจากน้ำหนักและคาดว่าไจโรสโคปดังกล่าวจะหมุนรอบแกนของมันไปเรื่อย ๆ โดยที่แกนนั้นไม่เคยขยับ ในทำนองเดียวกันภายใต้การตีความแรงโน้มถ่วงของนิวตัน - การเป็นแรงกระทำที่ระยะห่างระหว่างวัตถุขนาดใหญ่ - ไม่มีเหตุผลว่าทำไมแกนหมุนของเครื่องวัดการหมุนวนในวงโคจรที่ตกลงมาอย่างอิสระควรเปลี่ยนเช่นกัน

แต่สำหรับเครื่องวัดการหมุนวนในการตีความของไอน์สไตน์เกี่ยวกับเวลาอวกาศโค้งสูงชันรอบดาวเคราะห์แกนหมุนของมันควร“ เอนกาย” เข้าสู่ความลาดชันของอวกาศ ดังนั้นมากกว่าหนึ่งวงโคจรของโลกแกนหมุนจะจบลงที่ชี้ไปในทิศทางที่แตกต่างกันเล็กน้อยจากทิศทางที่เริ่มต้นจาก - ดูภาพเคลื่อนไหวที่ส่วนท้ายของคลิปนี้ สิ่งนี้เรียกว่าเอฟเฟ็กต์จีโอเดติก - และ Gravity Probe B แสดงให้เห็นถึงการมีอยู่ของเอฟเฟกต์นี้ได้อย่างมีประสิทธิภาพภายใน 0.5% โอกาสที่ข้อมูลจะแสดงผลเป็นโมฆะ

แต่ไม่เพียง แต่โลกจะเป็นวัตถุโค้งเวลาอวกาศขนาดใหญ่เท่านั้น แต่ยังหมุนรอบตัวเองด้วย ในทางทฤษฎีแล้วการหมุนนี้ควรสร้างการลากบนเวลาว่างที่โลกถูกฝังอยู่ภายใน ดังนั้นการลากเฟรมนี้ควรดึงสิ่งที่อยู่ในวงโคจรไปข้างหน้าตามทิศทางการหมุนของโลก

ในกรณีที่ผลกระทบทางภูมิศาสตร์เปลี่ยนแกนหมุนของไจโรสโคปที่หมุนวนในทิศทาง latitudinal - การลากเฟรม (หรือที่รู้จักกันว่า

และนี่คือสิ่งที่ Gravity Probe B ไม่ได้ส่งค่อนข้าง ผลทางภูมิศาสตร์พบว่าการหมุนแกนหมุนลูกข่างโดย 6,606 มิลลิวินาทีต่อปีในขณะที่ผลการลากเฟรมคาดว่าจะเปลี่ยนมัน 41 มิลลิวินาทีต่อปี เอฟเฟ็กต์เล็ก ๆ นี้ยากที่จะแยกแยะความแตกต่างจากเสียงรบกวนพื้นหลังที่เกิดจากความไม่สมบูรณ์แบบนาทีภายในไจโรสโคปเอง ปัญหาสำคัญสองประการที่เห็นได้ชัดคือเส้นทางของการเปลี่ยนรูปแบบและมีขนาดใหญ่กว่าที่คาดไว้จากแรงบิดนิวโตเนียน - หรือเพียงแค่บอกว่าแม้จะมีความพยายามอย่างดีที่สุดแล้วก็ตาม

มีการดำเนินงานอย่างต่อเนื่องเพื่อดึงข้อมูลที่คาดว่าน่าสนใจจากบันทึกข้อมูลที่มีเสียงดังผ่านทางข้อสันนิษฐานหลายประการซึ่งอาจมีการอภิปรายเพิ่มเติม รายงานปี 2009 อ้างอย่างกล้าหาญว่า ขณะนี้เอฟเฟกต์การลากเฟรมสามารถมองเห็นได้ชัดเจนในข้อมูลที่ประมวลผล - แม้ว่าความเป็นไปได้ที่ข้อมูลจะแสดงผลเป็นโมฆะจะถูกรายงานไว้ที่อื่น 15% ดังนั้นอาจจะเหลือบเป็นคำอธิบายที่ดีกว่าสำหรับตอนนี้

อนึ่ง Gravity Probe A เปิดตัวในปี 1976 และในอีกสองชั่วโมงวงโคจรยืนยันผลการทำนาย redshift ของ Einstein ได้อย่างมีประสิทธิภาพภายใน 1.4 ส่วนใน 10,000 หรือสมมุติว่ามันแสดงให้เห็นว่านาฬิกาที่ระดับความสูง 10,000 กม. พบว่าทำงานได้เร็วกว่านาฬิกาบนพื้นอย่างมีนัยสำคัญ

อ่านเพิ่มเติม: การทดสอบแรงโน้มถ่วง Probe B สั้น ๆ

Pin
Send
Share
Send