Правда ейнштейна

Робота «гравітаційного» орбітального зонда в черговий раз з високою точністю підтвердила справедливість ейнштейнівською загальної теорії відносності.

Відео: Ейнштейн про Бога

750-мільйонний проект Gravity Probe B увінчався новим тріумфом ідей Ейнштейна: проведені ним надточні вимірювання повністю збіглися з теоретичними передбаченнями загальної теорії відносності (ЗТВ), що трактує гравітаційна взаємодія, як викривлення просторово-часового континууму під дією маси.

Зонд пропрацював на орбіті в цілому 17 місяців, починаючи з 2004 р, подорожуючи від одного земного полюса до іншого і назад. При цьому він фіксував два цікавих слідства ОТО. Перший - т.зв. ефект де Ситтера, або геодезична прецесія, яка полягає у відхиленні осі обертового тіла (в даному випадку - розташованого на борту супутника гіроскопа), що рухається у викривленому гравітацією просторі-часі. Спотворення, що вносяться до нього тяжінням Землі, роблять коло, по якому звертається супутник, трохи меншою, ніж це випливає з простих геометричних законів. В даному випадку відхилення склали 2,8 см (при довжині орбіти близько 40 тис. Км).

Другий наслідок з рівнянь Ейнштейна, яке досліджував Gravity Probe B, називається ефектом Ленз - Тіррінга і виникає як результат ледь помітного закручування простору-часу, увлекаемого за собою масою Землі, що обертається. Уявіть собі паличку, що обертається в густому меду: навколишні шари меду будуть захоплюватися її рухом, приблизно як і в нашому випадку. Цей ефект також показаний з високою точністю, хоча величина його і на порядки менше, ніж навіть у геодезичної прецесії.

Відео: Головоломка теорії відносності (Ейнштейна)

Для проведення надточних вимірювань зонд стежив за найдрібнішими відхиленнями осей обертання чотирьох розташованих на борту гіроскопів, використовуючи в якості нерухомого орієнтиру одну із зірок. Геодезична прецесія при русі по полярній орбіті приводила до легким відхиленням в площині самої орбіти, а ефект Ленз - Тіррінга - в перпендикулярній. Зауважимо, що ці гіроскопи, які здійснювали 5 тис. Оборотів в хвилину, можна назвати справжнім чудом- спеціально для них з кварцу були виготовлені чи не самі рівні сфери в історії людства: при розмірах приблизно з м`ячик для пінг-понгу величина нерівностей на них не перевищувала декількох атомних шарів. Якщо подумки збільшити ці кулі до розмірів всієї нашої планети, «гори» і «западини» на них не перевищать 3 м.

Покривши сфери сверхпроводящим ніобієм, який при обертанні створював зручне для вимірювань магнітне поле, вчені і мали намір проводити надточні спостереження. Однак все одно дрібні неоднорідності в гіроскопах вторглися в ці плани: електростатичні заряди в ниобиевая шарі робили сфери з точки зору електромагнетизму далеко не настільки округлими, як з точки зору геометрії. Тому, незважаючи на те, що самі експерименти були завершені кілька років тому (тоді ми писали про це в замітці «Кулі в космосі»), деякий час пішов на пошуки методів нівелювати всі ці систематичні ефекти і довести результати вимірювань до належної точності.