地球の周りのねじれた時空のアーティストのコンセプト。画像クレジット：NASA。拡大するにはクリックしてください
地球は時空の渦の中にありますか？
答えはすぐにわかります。重力プローブB（GP-B）と呼ばれるNASA /スタンフォード物理学実験は、最近、地球軌道で科学データを収集する1年を終えました。分析にさらに1年かかる結果は、地球の周りの時空の形、そしておそらく渦を明らかにするはずです。
アインシュタインの相対性理論によると、時間と空間は織り合わされ、「時空」と呼ばれる4次元のファブリックを形成します。巨大な地球の塊が、トランポリンの真ん中に座っている重い人のように、この布をへこませます。アインシュタインによれば、重力は、ディンプルの曲がりくねった線をたどるオブジェクトの動きです。
地球が静止していたら、話はこれで終わりです。しかし、地球は静止していません。私たちの惑星は回転し、スピンはディンプルを少しねじって、4次元の渦巻きに引き寄せます。これは、GP-Bがチェックのために宇宙に行ったものです
実験の背後にある考え方は簡単です：
回転するジャイロスコープを地球の周りの軌道に入れ、回転軸を固定基準点として遠くの星に向けます。外力がない場合、ジャイロスコープの軸は恒久的に星を指し続ける必要があります。しかし、空間がねじれている場合、ジャイロスコープの軸の方向は時間とともにドリフトするはずです。星に対する方向のこの変化に注目することにより、時空のねじれを測定できます。
実際には、実験は非常に困難です。
GP-Bの4つのジャイロスコープは、これまで人間が作った中で最も完璧な球体です。溶融石英とシリコンのこれらのピンポンサイズのボールは、直径が1.5インチで、完全な球体から40原子層を超えて変化することはありません。ジャイロスコープがそれほど球形でなかった場合、相対性の影響がなくても、スピン軸がぐらつくことになります。
計算によれば、地球の周りのねじれた時空は、ジャイロの軸を1年間で0.041アーク秒だけドリフトさせるはずです。アークセカンドは度の1/3600です。この角度を適切に測定するために、GP-Bは0.0005秒の素晴らしい精度を必要としていました。それは、100マイル離れたところに紙を置いたときの厚さを測定するようなものです。
GP-Bの研究者たちは、これを可能にするまったく新しい技術を発明しました。彼らは、ジャイロを乱すことなく地球の大気の外層に向かってブラッシングできる「ドラッグフリー」衛星を開発しました。彼らは、地球の貫通磁場を宇宙船から遠ざける方法を見つけました。そして、ジャイロに触れることなく、ジャイロのスピンを測定する装置を作り上げました。
実験を中止することは並外れた挑戦でした。多くの時間とお金がかかっていましたが、GP-Bの科学者たちはそれを実現したようです。
実験のパフォーマンスには「大きな驚きはありませんでした」とスタンフォード大学のGP-Bの主任研究員である物理学教授のFrancis Everittは言います。データの取得が完了したので、GP-Bの科学者たちの気分は「熱狂的で、多くの大変な努力が私たちの前にあることにも気づいている」と彼は言います。
データの慎重で徹底的な分析が進行中です。科学者はそれを3つの段階で行うだろうとEverittは説明します。最初に、彼らは一年中の実験の毎日のデータを見て、不規則性をチェックします。次に、データを約1か月のチャンクに分割し、最後に1年全体を調べます。このようにすることで、科学者は、より単純な分析では見逃す可能性のある問題を見つけることができるはずです。
最終的には世界中の科学者がデータを精査します。エバーニット氏は、「私たちは、最も厳格な批評家になってほしい」と述べています。
賭け金は高いです。予想通り正確に渦を検出した場合、それは単にアインシュタインが正しかったことを再び意味します。しかし、そうでない場合はどうなりますか？アインシュタインの理論に欠陥がある可能性があります。これは、物理学に革命をもたらす小さな差異です。
ただし、最初に、分析するデータがたくさんあります。乞うご期待。
元のソース：NASAニュースリリース
