Lanzamiento del libro ilustrado el 20 de abril de 2004 desde la Base de la Fuerza Aérea Vandenberg (Fuente: Universidad de Stanford)
Una cuchara en una jarra de miel tira de la miel pegajosa cerca de ella. Del mismo modo, una masa giratoria debería llevar un poco de espacio-tiempo. Esto es lo que los dos físicos austriacos Joseph Lense y Hans Thirring concluyeron en 1918 a partir de la Teoría general de la relatividad de Einstein. Esta predicción de la teoría de la relatividad es una de las últimas, que aún no se ha confirmado sin lugar a dudas. Esto ahora lo hará el satélite Gravity Probe B (GP-B), que la NASA puso en órbita la semana pasada. Aunque ha habido indicaciones prometedoras para la precisión de esta predicción durante algunos años (ver boletines), ¿estas son inferencias indirectas o no? en el caso de una medición satelital hace unos siete años? para mediciones en el borde de la precisión de medición. La precisión de las mediciones GP-B, por otro lado, ¿estará fuera de toda duda? asumiendo que la misión continúa siendo tan exitosa como el lanzamiento del libro ilustrado el 20 de abril.

Pero, ¿cómo se mide el giro del espacio-tiempo? A primera vista, la respuesta es asombrosamente simple: con giroscopios. El eje de rotación de un giroscopio, sobre el cual no actúan fuerzas externas, conserva su orientación en el espacio. Según este principio, los giroscopios han estado funcionando durante mucho tiempo? por ejemplo en aviación? Para ser utilizado para la navegación. Pero si la habitación en sí gira, entonces el eje de rotación del giroscopio debe moverse en consecuencia.

El problema es la precisión requerida. Además de varios giroscopios, hay un telescopio a bordo del GP-B. Al comienzo de la fase de medición de un año, que comenzará después de verificar todos los instrumentos en aproximadamente tres meses, el telescopio y los giroscopios se alinearán exactamente. El telescopio apuntará a la estrella IM Pegasus a unos 300 años luz de distancia, mientras que la tarea de los giroscopios es mantener su orientación con respecto al espacio local.

La teoría general de la relatividad ahora predice dos efectos que asegurarán que el telescopio y los giroscopios no apunten exactamente en la misma dirección con el tiempo. El primero es un efecto puramente geométrico: la tierra se dobla debido a su masa, el espacio en su entorno. Debido a que los giroscopios mantienen su orientación en la órbita de la tierra con respecto al espacio local, su orientación al final de la fase de medición de un año depende de la ruta que han recorrido ese año. visualización

Un ejemplo simple pretende ilustrar este efecto: suponemos que un hombre lleva una flecha que siempre apunta al frente. Además, el hombre, sin importar a dónde se mueva, nunca debe girar. Es decir, si quiere ir hacia la derecha o hacia la izquierda, entonces tiene que ir de lado. Si quiere volver, tiene que ir hacia atrás. El efecto de esta regla es: No importa a dónde vaya el hombre y qué camino tome, su flecha siempre apuntará en la misma dirección.

Ahora suponga que el hombre no se mueve en un plano, sino en la superficie curva de la tierra. Su punto de partida es el Polo Norte. Se extiende a lo largo de la longitud cero hasta el ecuador, la flecha siempre apunta hacia el frente, hacia el sur. Llegado al ecuador, va de lado al noveno grado de longitud y luego retrocede al Polo Norte. El resultado: la dirección de la flecha ha girado noventa grados con respecto a la dirección inicial.

¿En GP-B esto tendrá efecto? transferido al espacio curvo tridimensional? Después de un año, haga un ángulo de aproximadamente dos milésimas de grado, que surge entre los giroscopios y el telescopio. Sin embargo, el objetivo real de la misión es medir el efecto Lense-Thirring mucho más pequeño que resulta de torcer el espacio a través de la rotación de la Tierra. La predicción teórica para este ángulo es de aproximadamente doce millonésimas de grado. La precisión de los instrumentos en GP-B supera este pequeño tamaño otras cien veces, para que pueda probar el efecto Lense-Thirring con un error máximo del uno por ciento. o refutar lo que al mismo tiempo traería la Teoría General de la Relatividad en graves problemas.

Axel Tilleman

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