Resim kredisi: NASA / JPL
Er ya da geç Einstein'ın saltanatı, tıpkı Newton'un saltanatı gibi, sona erecek. Çoğu bilim insanı, fizik dünyasında temel gerçeklik kavramlarımızı devirecek bir kargaşa kaçınılmazdır, ve şu anda tahtın ardılı olmak için yarışan birkaç teori arasında bir at yarışı sürüyor.
Koşuda, 11 boyutlu bir evren, uzay ve zamana göre değişen ve sadece görünmeyen 5. boyutta gerçekten sabit kalan evrensel “sabitler” (yerçekimi kuvveti) gibi sonsuz bükülme fikirleri vardır. gerçekliğin temel bileşenleri ve Einstein'ın inandığı gibi, ancak kaybolan küçük boyuttaki ayrık, bölünmez parçalara bölünmüş, pürüzsüz ve sürekli olmayan bir uzay ve zaman dokusu. Deneme nihayetinde hangi zaferleri belirleyecektir.
Einstein’ın görelilik tahminlerini her zamankinden daha kesin bir şekilde test etmek için yeni bir konsept NASA’nın Jet Tahrik Laboratuvarı’ndaki (JPL) bilim adamları tarafından geliştiriliyor. Güneş sistemimizi dev bir laboratuvar olarak etkin bir şekilde kullanan misyonları, mücadele teorileri alanını daraltmaya ve bizi fizikteki bir sonraki devrime bir adım daha yaklaştırmaya yardımcı olacaktı.
Bölünmüş Bir Ev
Çoğu insanın aklı üzerinde ağır olmayabilir, ancak büyük bir şema uzun zamandır evreni temel anlayışımızla boğuşmuştur. Mekanın, zamanın, maddenin ve enerjinin doğasını ve davranışını açıklamanın iki yolu var: Einstein’ın göreliliği ve kuantum mekaniğinin “standart modeli”. Her ikisi de son derece başarılı. Örneğin Küresel Konumlandırma Sistemi (GPS), görelilik teorisi olmadan mümkün olmazdı. Bu arada bilgisayarlar, telekomünikasyon ve İnternet, kuantum mekaniğinin bölünmeleridir.
Ancak iki teori farklı diller gibidir ve henüz kimse aralarında nasıl çeviri yapılacağından emin değildir. Görelilik, mekanı ve zamanı, içerdiği enerjiyle bükülen ve bükülen, uzay-zaman adı verilen gerçekliğin 4 boyutlu, dinamik, elastik bir dokusuna birleştirerek yerçekimini ve hareketi açıklar. (Kütle bir enerji şeklidir, bu yüzden uzay-zamanı çarpıtarak yerçekimi yaratır.) Diğer yandan, kuantum mekaniği, uzayın ve zamanın birkaç parçacık ailesinin dramının ortaya çıktığı düz, değişmez bir “sahne” olduğunu varsayar. . Bu parçacıklar zamanla hem ileri hem de geri hareket edebilir (göreliliğin izin vermediği bir şey) ve bu parçacıklar arasındaki etkileşimler, doğanın göze çarpan yerçekimi istisnasıyla temel güçleri açıklar.
Bu iki teori arasındaki çıkmaz on yıllardır devam ediyor. Çoğu bilim adamı, nihayetinde, her ikisini de içerdikleri hakikatlerin her şeyi kapsayan tek bir gerçeklik çerçevesinde nasıl düzgün bir şekilde sığabileceğini gösteren, bir şekilde, ikisini bir araya getiren birleştirici bir teorinin geliştirileceğini varsaymaktadır. Böyle bir “Her Şeyin Teorisi”, evrenin doğuşu, evrimi ve nihai kaderi hakkındaki bilgilerimizi derinden etkiler.
JPL'de bir bilim adamı olan Slava Turyshev ve meslektaşları, görelilik teorisini benzeri görülmemiş bir doğrulukla test etmek için Uluslararası Uzay İstasyonu'nu (ISS) ve güneşin uzak tarafında dönen iki mini uyduyu kullanmanın bir yolunu düşündüler. Kısmen NASA'nın Biyolojik ve Fiziksel Araştırma Ofisi'nden sağlanan fon sayesinde geliştirilen konseptleri, Einstein'ın teorisindeki kusurları ortaya çıkarabilecek kadar hassas olacak ve böylece rakip Her Şeyin Teorilerinden hangisinin gerçeğe uyduğunu ayırt etmek için gereken ilk verileri sağlayacak ve sadece süslü tebeşir işi.
Lazer Astrometrik Görelilik Testi (LATOR) adı verilen deney, güneşin yerçekiminin iki mini uydu tarafından yayılan lazer ışığı ışınlarını nasıl saptırdığına bakacaktır. Yerçekimi ışığın yolunu büker, çünkü ışığın içinden geçtiği alanı çözer. Uzay-zamanın yerçekimi ile bu şekilde bükülmesinin standart benzeşmesi, alanı güneş gibi nesnelerin ağırlığı altında uzanan düz bir kauçuk tabakası olarak hayal etmektir. Levhadaki çöküntü, güneşin yanından geçen bir nesnenin (kütlesiz bir ışık parçacığı bile) geçtikçe hafifçe dönmesine neden olacaktır.
Aslında, 1919'da güneş tutulması sırasında yıldız ışığının güneş tarafından bükülmesini ölçerek Sir Arthur Eddington, Einstein'ın genel görelilik teorisini ilk kez test etti. Kozmik anlamda, güneşin yerçekimi oldukça zayıftır; güneşin kenarını çevreleyen bir ışık huzmesinin yolu sadece yaklaşık 1,75 ark saniye bükülür (bir arcsecond bir derecenin 1 / 3600'üdür). Ölçüm ekipmanının doğruluğu sınırları içinde, Eddington, yıldız ışığının gerçekten bu miktarda büküldüğünü ve bu kadar etkili bir şekilde Newton'u etkilediğini gösterdi.
LATOR, bu sapmayı Eddington’un denemesinin milyarlarca (109) katı ve mevcut kayıt sahibinin 30.000 katı hassasiyeti ile ölçecektir: Satürn'ü keşfetme yolunda Cassini uzay aracından gelen sinyalleri kullanan tesadüfi bir ölçüm.
Washington Üniversitesi'nde fizik profesörü olan Newton sonrası fizikte doğrudan katkıda bulunan ve LATOR ile doğrudan ilgili olmayan bir profesör olan Clifford Will, “Sanırım [LATOR] temel fizik için oldukça önemli bir ilerleme olacak” diyor. “Genel göreliliği test etmek için daha fazla doğruluk için baskı yapmaya devam etmeliyiz, çünkü her türlü sapma daha önce bilmediğimiz yeni fizik olduğu anlamına gelecektir.”
Güneş laboratuvarı
Deney şu şekilde çalışır: Her biri yaklaşık bir metre genişliğinde olan iki küçük uydu, güneşi yaklaşık olarak Dünya ile aynı mesafede döndüren bir yörüngeye fırlatılır. Bu mini uydu çifti Dünya'dan daha yavaş yörüngede dönecekti, bu yüzden lansmandan yaklaşık 17 ay sonra, mini uydular ve Dünya güneşin karşı taraflarında olacaktı. İki uydu birbirinden yaklaşık 5 milyon km uzakta olsa da, Dünya'dan bakıldığında aralarındaki açı çok küçük olacak, sadece yaklaşık 1 derece olacaktı. İki uydu ve Dünya birlikte, kenarları boyunca lazer ışınları olan ve bu ışınlardan biri güneşe yakın geçen sıska bir üçgen oluşturacaktı.
Turyshev, ISS üzerine monte edilmiş bir interferometre kullanarak iki uydu arasındaki açıyı ölçmeyi planlıyor. İnterferometre, ışık demetlerini yakalayan ve birleştiren bir cihazdır. İki mini uydudan gelen ışık dalgalarının birbirine nasıl “müdahale ettiğini” ölçerek, interferometre, uydular arasındaki açıyı olağanüstü bir hassasiyetle ölçebilir: yaklaşık 10 milyarıncı saniyelik bir artış veya 0,01 ° (mikro-arcseconds) olarak. LATOR tasarımının diğer parçalarının hassasiyeti göz önüne alındığında, bu, tek bir ölçümde olduğu gibi, lazer ışınını yaklaşık 0.02 ° 'lik ne kadar yerçekimi büktüğünü ölçmek için genel bir doğruluk sağlar.
“ISS kullanmak bize birkaç avantaj sağlıyor,” diye açıklıyor Turyshev. “Birincisi, Dünya atmosferinin çarpıklıklarının üzerindedir ve ayrıca interferometrenin iki lensini (güneş paneli kafes kirişinin her iki ucunda bir lens) yerleştirmemize izin verecek kadar büyüktür; Sonuçlar."
LATOR'un 0.02? Doğruluğu, Einstein’ın, her şeyden önce yaklaşık 0.5 ila 35? Arasında değişen hevesli Teoriler tarafından öngörülen görelilikten sapmaları ortaya çıkaracak kadar iyidir. LATOR’un ölçümleriyle anlaşma, bu teorilerin herhangi biri için büyük bir destek olacaktır. Ancak LATOR tarafından bile Einstein'dan sapma bulunmazsa, mevcut yarışmacıların çoğu - 11 boyutları, pikselli alanı ve tutarsız sabitleri ile birlikte ölümcül bir darbe alacak ve gökyüzündeki bu büyük tozlu kütüphane yığınına “geçecek” .
Misyon sadece mevcut teknolojiler gerektirdiğinden, Turyshev, LATOR'un 2009 veya 2010 gibi kısa bir sürede uçmaya hazır olabileceğini söylüyor. Bu nedenle, fizikteki çıkmaz kırılmadan ve yeni bir yerçekimi, alan ve zaman teorisinin ortaya çıkması çok uzun olmayabilir. taht.
Orijinal Kaynak: NASA / Bilim Hikayesi
