Правда Эйнштейна: ОТО ж!
750-миллионный проект Gravity Probe B увенчался новым триумфом идей Эйнштейна: проведенные им сверхточные измерения полностью совпали с теоретическими предсказаниями Общей Теории Относительности (ОТО), трактующей гравитационное взаимодействие, как искривление пространственно-временного континуума под действием массы.
Зонд проработал на орбите в общей сложности 17 месяцев, начиная с 2004 г., путешествуя от одного земного полюса до другого и обратно. При этом он фиксировал два интересных следствия ОТО. Первый — т.н. эффект де Ситтера, или геодезическая прецессия, которая заключается в отклонении оси вращающегося тела (в данном случае — расположенного на борту спутника гироскопа), движущегося в искривленном гравитацией пространстве-времени.
Второе следствие из уравнений Эйнштейна, которое исследовал Gravity Probe B, называется эффектом Лензе — Тирринга и возникает как результат едва заметного закручивания пространства-времени, увлекаемого за собой массой вращающейся Земли. Представьте себе палочку, вращающуюся в густом меду: окружающие слои меда будут увлекаться ее движением, примерно как и в нашем случае. Этот эффект также показан с высокой точностью, хотя величина его и на порядки меньше, чем даже у геодезической прецессии.
Для проведения сверхточных измерений зонд следил за мельчайшими отклонениями осей вращения четырех расположенных на борту гироскопов, используя в качестве неподвижного ориентира одну из звезд. Геодезическая прецессия при движении по полярной орбите приводила к легким отклонениям в плоскости самой орбиты, а эффект Лензе — Тирринга — в перпендикулярной. Заметим, что эти гироскопы, совершавшие 5 тыс. оборотов в минуту, можно назвать настоящим чудом; специально для них из кварца были изготовлены едва ли не самые ровные сферы в истории человечества: при размерах примерно с мячик для пинг-понга величина неровностей на них не превышала нескольких атомных слоев. Если мысленно увеличить эти шары до размеров всей нашей планеты, «горы» и «впадины» на них не превысят 3 м.
Покрыв сферы сверхпроводящим ниобием, который при вращении создавал удобное для измерений магнитное поле, ученые и намерены были проводить сверхточные наблюдения. Однако все равно мельчайшие неоднородности в гироскопах вторглись в эти планы: электростатические заряды в ниобиевом слое делали сферы с точки зрения электромагнетизма далеко не столь округлыми, как с точки зрения геометрии. Поэтому, несмотря на то, что сами эксперименты были завершены несколько лет назад (тогда мы писали об этом в заметке «Шары в космосе»), некоторое время ушло на поиски методов нивелировать все эти систематические эффекты и довести результаты измерений до должной точности.
По пресс-релизу Stanford University