Μια δοκιμή για τη θεωρία της σχετικότητας

Από σελίδα PhysicsWeb 4-Απριλίου-2001

Οι φυσικοί ελπίζουν να κάνουν μια νέα δοκιμή της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Einstein, με τη μέτρηση της επίδρασης της βαρύτητας του ήλιου σε ένα διαστημικό σκάφος που θα περνάει κοντά του. Ο James Longuski του Πανεπιστημίου Purdue και οι συνάδελφοι του, έχουν επινοήσει έναν νέο τύπο για να υπολογίσουν τη διαστρέβλωση του χώρου από την εκτροπή της πορείας ενός διαστημικού σκάφους, όταν αυτό θα προσεγγίζει τον ήλιο (Phys. Rev. Lett. 86 2942). Οι ερευνητές είναι αισιόδοξοι ότι οι επικείμενοι λεπτομερείς υπολογισμοί στην τεχνολογία της μέτρησης, θα επιτρέψουν σε αυτούς,   να πραγματοποιήσουν την πιο ευαίσθητη δοκιμή της θεωρίας.

Το 1915, ο Einstein πρότεινε ότι η βαρύτητα διαστρεβλώνει ενεργά τον χώρο. Οι υπολογισμοί του εξήγησαν τέλεια ορισμένες αστρονομικές παρατηρήσεις, τις οποίες η νευτώνεια φυσική δεν θα μπορούσε να υπολογίσει - όπως η φανερή μετάπτωση της τροχιάς του Ερμή. "Η γενική σχετικότητα είναι στην καρδιά όλων στην κοσμολογία", λέει το μέλος της ομάδας Εphraim Fischbach, "έτσι είναι πολύ σημαντικό που εμείς συνεχίζουμε να την εξετάζουμε, για να σιγουρευτούμε πως οι προβλέψεις της είναι σωστές".

Η διαστημική πτήση που ονομάζεται, Small Interstellar Probe,  προχωρά αυτήν την περίοδο υπό την καθοδήγηση της NASA, και πρέπει να γίνει κοντά στον ήλιο, ώστε να αποκτήσει αρκετή ορμή, για να ωθηθεί έξω από το ηλιακό μας σύστημα. Αυτός ο ελιγμός που λέγεται 'slingshot', θα λάβει χώρα μέσα σε απόσταση 4 ηλιακών ακτίνων. Ο κύριος στόχος αυτού του ελέγχου, είναι να καθιερωθεί η σύνθεση του διαστρικού διαστήματος, αλλά ο Longuski και οι συνάδελφοι του, ελπίζουν ότι θα είναι σε θέση να περιλάβει και το πείραμά τους. "Δεν μπορούμε να πάρουμε ως ακριβή μια μέτρηση, μόνο με το να παρατηρήσουμε τους πλανήτες στις τροχιές τους", είπε ο Longuski, "αλλά μπορούμε να ελέγξουμε αυτό το πείραμα με την επιλογή μιας τροχιάς για αυτό το διαστημικό σκάφος".

Άλλες δοκιμές της γενικής σχετικότητας, έχουν εμπλέξει τις μετρήσεις της ερυθράς μετατόπισης, την εκτροπή του φωτός από τα αστέρια και τους γαλαξίες, και τις δοκιμές του αντίστροφου του τετραγώνου στο νόμο της βαρύτητας. Οι τεχνολογικές πρόοδοι - όπως οι βελτιώσεις στην ακρίβεια των ατομικών ρολογιών - έχουν βελτιώσει την κατανόηση μας, για τη γενική σχετικότητά στις πρόσφατες δεκαετίες.

Για να καθορίσουν λοιπόν ακριβώς τα αποτελέσματα της σχετικότητας, ο Longuski και οι συνάδελφοι του, πρέπει να απομακρύνουν τις άλλες επιρροές στην κίνηση του διαστημικού σκάφους, συμπεριλαμβανομένης και της πίεσης της ακτινοβολίας, τον ηλιακό άνεμο, τη διαπλανητική σκόνη και τα μαγνητικά πεδία. Η ομάδα θεωρεί ότι με την υπάρχουσα τεχνολογία το πείραμα θα υπολογίσει τις βασικές μαθηματικές παραμέτρους, θεωρητικά με μια ακρίβεια 16% - αλλά αυτό θα πέσει κατακόρυφα σε 0,2% με τις αναμενόμενες βελτιώσεις στη μέτρηση της θέσης του διαστημικού σκάφους. Όπως λέει ο Longuski: "εάν διαπιστώσουμε ότι ο Einstein έκανε λάθος, θα ήταν μεγάλη είδηση!".