望遠鏡なしの天文学-重力探査B

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の初期のエピソードからのラインがあります ビッグバン理論 このシリーズでは、重力プローブBがアインシュタインの予測されたフレームドラッグ効果の「垣間見る」ことを見たと説明されています。実際には、実験がフレームドラッグの影響を、検出システムの非常に小さな異常によって作成されたバックグラウンドノイズと明確に区​​別できたかどうかは完全に明らかではありません。

これが一見に数えられるかどうかにかかわらず、フレームの引きずり(一般相対性理論の最後のテストされていない予測)と重力プローブBは、一般の意識にリンクされています。そこで、ここでは、Gravity Probe Bが垣間見たものとそうでないものについて簡単に説明します。

重力プローブB衛星は2004年に打ち上げられ、4つの球形ジャイロスコープがその中で回転しながら地球の周りの高度650キロの極軌道に設定されました。実験設計では、時空の曲率やフレームの引きずりがない場合、自由落下軌道を移動するこれらのジャイロスコープは、回転軸が遠い基準点(この場合は、スターIMペガシ)と間違いなく整列した状態で回転する必要があると提案されました。

地球の磁場からの電磁干渉を回避するために、ジャイロスコープは鉛で裏打ちされた魔法瓶に収容されていました。そのフラスコは液体ヘリウムで満たされていました。これにより、外部の磁気干渉およびジャイロスコープのスピンを監視するように設計された検出器内の低温対応の超伝導から機器が保護されました。

フラスコからゆっくりと漏れるヘリウムも推進剤として使用された。衛星が大気中の抗力に遭遇した場合にジャイロスコープが自由落下に留まるようにするために、衛星は軌道の微調整を行い、基本的にジャイロスコープの周りを飛行して、コンテナの側面に触れないようにしました。

さて、ジャイロスコープは自由落下していましたが、時空のワーピング惑星を一周する自由落下でした。かなり空いた空間で一定の速度で動くジャイロスコープも「無重力」の自由落下の中にあります。そのようなジャイロスコープは、その軸がシフトすることなく、その軸を中心に無期限に回転することが期待できます。同様に、ニュートンの重力の解釈(巨大なオブジェクト間の距離で作用する力)のもとでは、自由落下軌道にあるジャイロスコープのスピン軸がシフトする理由もありません。

しかし、惑星を取り巻く急に湾曲した時空のアインシュタインの解釈で動くジャイロスコープの場合、そのスピン軸は時空の傾斜に「傾く」必要があります。したがって、地球の1つの完全な軌道上では、スピン軸は、開始時の方向とは少し異なる方向を向くことになります。このクリップの最後にあるアニメーションを参照してください。これは測地効果と呼ばれ、Gravity Probe Bはこの効果の存在を、データがnull効果を示している可能性をわずか0.5%以内に効果的に示しました。

しかし、地球は巨大な時空曲線オブジェクトであるだけでなく、回転します。この回転は、理論的には、地球が埋め込まれている時空に抗力を生み出すはずです。したがって、このフレームをドラッグすると、地球の自転の方向に軌道を回っている何かが引っ張られます。

測地効果が極軌道ジャイロスコープのスピン軸を緯度方向にシフトする場合-フレームをドラッグ(レンズサーリングエフェクトとも呼ばれます)は、縦軸方向にシフトします。

そして、ここで重力プローブBは十分に提供しませんでした。測地効果は、ジャイロスコープのスピン軸を年間6,606ミリ秒毎にシフトすることがわかりましたが、フレームをドラッグする効果は、年間41ミリ秒毎にシフトすると予想されました。このはるかに小さな影響は、ジャイロスコープ自体に存在する微小な欠陥から生じるバックグラウンドノイズと区別することが困難でした。 2つの重要な問題は、明らかに変化する分極経路とニュートンジャイロトルクの予想よりも大きい発現でした。あるいは、最善の努力にもかかわらず、ジャイロスコープがまだ少し揺れているとしましょう。

さらなる議論の余地があると思われる多くの仮定を介して、ノイズのあるデータレコードから関心のある期待されるデータを手間をかけて抽出する作業が進行中です。 2009年の報告では、 フレームをドラッグする効果は、処理されたデータではっきりと見えるようになりました –データがnullの影響を表す可能性は15%と他の場所で報告されています。ですから、今のところ、一見した方がいいでしょう。

ちなみに、重力プローブAは1976年に打ち上げられました。2時間の軌道で、アインシュタインの赤方偏移の予測は、10,000分の1.4パーツ以内に効果的に確認されました。または、標高10,000 kmの時計が地上の時計よりもかなり速く動作していることがわかったとだけ言ってみましょう。

参考文献: 簡単に言えば、重力プローブB実験。

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