nauki ścisłe
Autor: Megan Gannon | dodano: 2019-03-25
Przegrana Galileusza, wygrana Einsteina.

Złe umieszczenie satelitów na orbicie umożliwiło przeprowadzenie testu ogólnej teorii względności.

W sierpniu 2014 roku wystrzelono piątego i szóstego satelitę, które miały być częścią globalnego systemu nawigacji Galileo – odpowiedzi Unii Europejskiej na amerykańskie GPS. Sukcesu jednak nie celebrowano, gdyż okazało się, że satelity „wysadzono na złych przystankach”. Zamiast poruszać się po kołowych orbitach na stabilnych wysokościach, znalazły się na orbitach eliptycznych, które nie nadają się do prowadzenia nawigacji.

Jednakże dzięki temu niepowodzeniu powstała rzadko spotykana okazja, aby przetestować podstawy fizyki. Dwa niezależne zespoły badawcze – jeden kierowany przez Pacôme’a Delvę z Observatoire de Paris we Francji, a drugi przez Svena Herrmanna z Universität Bremen w Niemczech – monitorowały kapryśne satelity w celu znalezienia odstępstw od ogólnej teorii względności Einsteina.

„Ogólna teoria względności pozostaje najdokładniejszym opisem grawitacji i zdała wielką liczbę testów doświadczalnych i teoretycznych” – mówi Eric Poisson, fizyk z University of Guelph w Ontario, który nie uczestniczył w ostatnim badaniu. Mimo to naukowcom nie udało się połączyć ogólnej teorii względności z prawami mechaniki kwantowej, która wyjaśnia zachowanie materii w bardzo małych skalach. „To jeden z powodów, dla których podejrzewamy, że opis grawitacji, jaki przedstawił Einstein, nie jest ostateczny – wyjaśnia Poisson. – Zapewne jest on dobrym przybliżeniem, ale musi za nim kryć się coś więcej”.

Teoria Einsteina przewiduje, że czas płynie wolniej w pobliżu masywnego obiektu, co oznacza, że zegar na powierzchni Ziemi tyka nieco bardziej ospale w porównaniu z zegarem umieszczonym na satelicie. Jest to tzw. grawitacyjna dylatacja czasu. Jakiekolwiek drobne odstępstwo od przewidywań mogłoby dostarczyć fizykom klucz do stworzenia nowej teorii, która unifikowałaby grawitację i fizykę kwantową.

Nawet po tym, jak satelity udało się przemieścić na bardziej kołowe orbity, w ciągu jednej doby dwukrotnie oddalały się i zbliżały do Ziemi o około 8500 km. Zespoły Delvy i Herrmanna śledziły wpływ zmian grawitacji na częstotliwość niezwykle dokładnych zegarów atomowych znajdujących się na satelitach. Poprzedni test dylatacji grawitacyjnej, przeprowadzony w 1976 roku za pomocą zegara atomowego umieszczonego na suborbitalnej rakiecie Gravity Probe-A, wykazał, że ogólna teoria względności przewiduje zmiany częstotliwości chodu zegara z dokładnością do 140 milionowych. Nowe badania, których wyniki opublikowano w grudniu w czasopiśmie Physical Review Letters, ponownie potwierdziły przewidywania Einsteina z dokładnością 5,6 razy większą. A zatem licząca sobie sto lat teoria wciąż króluje.

Więcej w miesięczniku „Świat Nauki" nr 04/2019 »
Drukuj »
Ten artykuł nie został jeszcze skomentowany.
Aktualne numery
05/2019
10/2018 - specjalny
Kalendarium
Maj
24
W 1981 r. została odkryta Larissa, jeden z księżyców Neptuna
Warto przeczytać
To on odkrył adrenalinę, hormon strachu, walki i ucieczki – Napoleon Cybulski, jeden z największych fizjologów w dziejach medycyny.

Logowanie

Nazwa użytkownika

Hasło

Autor: Megan Gannon | dodano: 2019-03-25
Przegrana Galileusza, wygrana Einsteina.

Złe umieszczenie satelitów na orbicie umożliwiło przeprowadzenie testu ogólnej teorii względności.

W sierpniu 2014 roku wystrzelono piątego i szóstego satelitę, które miały być częścią globalnego systemu nawigacji Galileo – odpowiedzi Unii Europejskiej na amerykańskie GPS. Sukcesu jednak nie celebrowano, gdyż okazało się, że satelity „wysadzono na złych przystankach”. Zamiast poruszać się po kołowych orbitach na stabilnych wysokościach, znalazły się na orbitach eliptycznych, które nie nadają się do prowadzenia nawigacji.

Jednakże dzięki temu niepowodzeniu powstała rzadko spotykana okazja, aby przetestować podstawy fizyki. Dwa niezależne zespoły badawcze – jeden kierowany przez Pacôme’a Delvę z Observatoire de Paris we Francji, a drugi przez Svena Herrmanna z Universität Bremen w Niemczech – monitorowały kapryśne satelity w celu znalezienia odstępstw od ogólnej teorii względności Einsteina.

„Ogólna teoria względności pozostaje najdokładniejszym opisem grawitacji i zdała wielką liczbę testów doświadczalnych i teoretycznych” – mówi Eric Poisson, fizyk z University of Guelph w Ontario, który nie uczestniczył w ostatnim badaniu. Mimo to naukowcom nie udało się połączyć ogólnej teorii względności z prawami mechaniki kwantowej, która wyjaśnia zachowanie materii w bardzo małych skalach. „To jeden z powodów, dla których podejrzewamy, że opis grawitacji, jaki przedstawił Einstein, nie jest ostateczny – wyjaśnia Poisson. – Zapewne jest on dobrym przybliżeniem, ale musi za nim kryć się coś więcej”.

Teoria Einsteina przewiduje, że czas płynie wolniej w pobliżu masywnego obiektu, co oznacza, że zegar na powierzchni Ziemi tyka nieco bardziej ospale w porównaniu z zegarem umieszczonym na satelicie. Jest to tzw. grawitacyjna dylatacja czasu. Jakiekolwiek drobne odstępstwo od przewidywań mogłoby dostarczyć fizykom klucz do stworzenia nowej teorii, która unifikowałaby grawitację i fizykę kwantową.

Nawet po tym, jak satelity udało się przemieścić na bardziej kołowe orbity, w ciągu jednej doby dwukrotnie oddalały się i zbliżały do Ziemi o około 8500 km. Zespoły Delvy i Herrmanna śledziły wpływ zmian grawitacji na częstotliwość niezwykle dokładnych zegarów atomowych znajdujących się na satelitach. Poprzedni test dylatacji grawitacyjnej, przeprowadzony w 1976 roku za pomocą zegara atomowego umieszczonego na suborbitalnej rakiecie Gravity Probe-A, wykazał, że ogólna teoria względności przewiduje zmiany częstotliwości chodu zegara z dokładnością do 140 milionowych. Nowe badania, których wyniki opublikowano w grudniu w czasopiśmie Physical Review Letters, ponownie potwierdziły przewidywania Einsteina z dokładnością 5,6 razy większą. A zatem licząca sobie sto lat teoria wciąż króluje.