Με επιτυχία πέρασε πάλι η Γενική θεωρία της Σχετικότητας με τη βοήθεια του Cassini

Από τη σελίδα του PhysicsWeb, 24 Σεπτεμβρίου 2003

Ιταλοί αστροφυσικοί έχουν επιβεβαιώσει τις προβλέψεις της Γενικής Σχετικότητας του Einstein με μια ακρίβεια που είναι περίπου 50 φορές καλύτερη από τις προηγούμενες μετρήσεις. Ο Bruno Bertotti του Πανεπιστημίου της Παβία και συνάδελφοι του στη Ρώμη και τη Μπολόνια μέτρησαν με ποιο τρόπο ραδιοκύματα που εστάλησαν από τη Γη στο δορυφόρο Cassini και γύρισαν πάλι πίσω εκτράπηκαν από τον ήλιο (B Bertotti et al. 2003 Nature 425 374). Τα αποτελέσματά τους, που έχουν μια ακρίβεια 20 μέρη προς ένα εκατομμύριο, συμφωνούν με τις προβλέψεις της Γενικής Σχετικότητας.

Στη γενική σχετικότητα η δομή του χωρόχρονου κάμπτεται κοντά στις μεγάλες μάζες. Αυτή η κυρτότητα είναι υπεύθυνη για τη βαρυτική δύναμη, και εκτρέπει επίσης όπως και καθυστερεί οποιαδήποτε φωτόνια που περνούν κοντά σε μια μεγάλη μάζα, όπως είναι ο ήλιος μας. Τα προηγούμενα πειράματα έχουν μετρήσει αυτά τα αποτελέσματα με μια ακρίβεια 0,1% και βρήκαν ότι ήταν σε συμφωνία με τις προβλέψεις της θεωρίας. Ο Bertotti και οι συνάδελφοι του όμως χρησιμοποίησαν μια νέα τεχνική για να εξεταστεί η γενική σχετικότητα με αρκετά υψηλότερη ακρίβεια.

Η ιταλική ομάδα εκμεταλλεύθηκε την ευκαιρία της ευθυγράμμισης της Γης, του ήλιου και του διαστημικού οχήματος Cassini - που ταξιδεύει για τον Κρόνο - που εμφανίστηκε πέρυσι τον Ιούνιο. Το πείραμα στηρίχθηκε σε μια κεραία 4-μέτρων του Cassini και έναν νέο επίγειο σταθμό, στο Deep Space Network, της NASA στο Goldstone της Καλιφόρνιας. Ο Bertotti και οι συνάδελφοι μέτρησαν μια παράμετρο που ονομάζεται γάμμα και που προβλέπεται να παίρνει  τη τιμή ένα στη γενική σχετικότητα.

Στο παρελθόν οι αστροφυσικοί μετρούσαν είτε την εκτροπή των ραδιοκυμάτων που προκαλούνται από τον ήλιο, είτε την αύξηση του, μετ' επιστροφής, χρόνου, για να καθορίσουν τη τιμή του γάμμα. Εντούτοις, η ιταλική ομάδα μέτρησε πώς ο μετ' επιστροφής χρόνος άλλαξε ως αποτέλεσμα της κίνησης της Γης και του διαστημικού σκάφους. Αυτή η μέτρηση περιλάμβανε τον τρόπο που η συχνότητα της ακτίνας των μικροκυμάτων άλλαζε κατά τη διάρκεια του ταξιδιού της προς το Cassini και ξανά προς τα πίσω. Η ομάδα ήταν σε θέση να καθορίσει αυτήν την μετατόπιση της συχνότητας με μια ακρίβεια περίπου ενός μέρους προς 10¹⁴ .

"Ο βασικός λόγος που αυτή η μέθοδος δεν είχε χρησιμοποιηθεί μέχρι τώρα ήταν η ισχυρή συμβολή του θορύβου κάτι που οφειλόταν στην ηλιακή κορώνα", είπε ο Bertotti PhysicsWeb . "Όμως η νέα τεχνική μέτρησής μας επιτρέπει να αποβάλουμε εντελώς αυτές τις ισχυρές διαταραχές από τον ήλιο."

"Αυτή η εργασία είναι μια σημαντική βελτίωση στη μέτρηση της κυρτότητας του διαστήματος όπως προβλέπεται από τον Einstein," αναφέρει ο Clifford του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον στις ΗΠΑ. "Ήταν επίσης μια ευκαιρία αυτό το πείραμα επειδή χρησιμοποίησε μια υπάρχουσα αποστολή, του Cassini συγκεκριμένα, για να συλλέξει τα στοιχεία και έτσι δεν κόστισε τόσο ακριβά."

Η ομάδα ελπίζει τώρα να επαναλάβει τη μέτρηση με υψηλότερη ακρίβεια για να δοκιμάσει κι άλλες κοσμολογκές θεωρίες εκτός της γενικής σχετικότητας. Εντούτοις, ένα πείραμα που προγραμματίστηκε για τον Ιούλιο αυτού του έτους ακυρώθηκε λόγω μιας ηλεκτρονικής βλάβης στον Cassini.