Zavarba ejtő Einsteini gondolatok

2456 olvasás

A Stanford egyetem fizikusai és mérnökei, a NASA-val együttműködve, kidolgoztak egy olyan műholdas kísérletet, amelyben különleges módszerekkel, rendkívüli mérési pontossággal megpróbálják a téridő legmélyebb alapjait kikutatni, a gravitációs hullámokat detektálni.

Einstein általános relativitáselméletének volt ugyanis két különleges, eddig bizonyítatlan jóslata. Eszerint minden tömeg, így a földé is, torzítja, görbíti a téridőt, és a forgó tömeg, így a földgolyó tömege is, bizonyos fokig magával is ragadja azt. Ezek a hatások olyan kicsik, hogy még föld-méretekben is tejesen elhanyagolhatóak, de ha az egész világegyetemet nézzük, akkor ezek megléte jelentősen befolyásolhatja az univerzum szerkezetét és az anyag természetét. Ráadásul ezek az einsteini gondolatok zavarba ejtően ellentmondanak a modern fizika legtöbb eredményének. Azt hiszem ennél mélyebben nagyon nehéz lenne belemenni a kérdés elméleti részébe, viszont nagyon érdekes a különleges berendezés, amellyel ezeket a hatásokat mégiscsak ki akarják mutatni földi körülmények között. A kísérlet lelke négy pörgettyű, amelyek olyan zavarmentesen forognak, hogy ezeket nyugodtan tekinthetjük egy tökéletes téridő koordinátarendszernek. Tudjuk, hogy ha egy test forog, és semmilyen erő nem hat rá, akkor a forgásának az iránya is és a sebessége is állandó marad. Ezek a pörgettyűk is tehát mindig nagyon pontosan ugyanabba az irányba fognak állni azon a föld körüli pályán, amelyre egy műhold viszi őket. Illetve éppen ez a lényeg: ha a fenti hatások léteznek. Ha Einsteinnek igaza van, akkor piciny változások lesznek tapasztalhatók a pörgettyűk állapotában, forgásának irányában. Ezek a változások azonban olyan picinyek, hogy ahhoz, hogy mérhetők legyenek, egészen különleges, új technikákat kellett kidolgozni - amelyek egyébként máris átkerültek sokkal gyakorlatibb alkalmazásokba is mind a tudományban, mind a technikában. Tulajdonképpen két hatást próbálnak mérni, az egyik a föld forgásának a hatása a téridőre, mint említettem, a forgó tömeg magával húzza a téridőt. A forgó golyó, mert ez a pörgettyű egy vákuumban forgó golyó, szóval a forgó golyó forgásának az iránya ennek a hatására egy év alatt az ívmásoperc 42 ezredrészével változik meg. Az ívmásodperc az óraszámlap percjelének a hatvanad része. Elképzelhető, hogy milyen különleges berendezésről van szó, ha tudjuk, hogy ezt a hihetetlenül kicsiny változást egy százalék pontossággal képes megmérni. Van egy másik jelenség is, amely annak az eredménye, hogy a pörgettyű a föld tömege által meggörbített téridőben kering, ennek a mérése azonban ehhez képest gyerekjáték, a várható eltérés az előbbinek több, mint százszorosa - mindennapi mértékkel mérve persze még mindig hihetetlenül kicsi. Szerencsére a két hatás egymásra merőleges elfordulást eredményez, így egyszerre mérhető mind a kettő. Érdemes néhány részletet is megemlíteni ezekről a bizonyos forgó golyókról. Ezeket kvarcból készítették, és gömbalakjuk pontossága 40 angstrom, ami negyven atomnyi réteg vastagsága. A megforgatásuk egy hélium gázsugárral történik, a golyók percenként tízezer fordulatot tesznek meg egy gömbüreg belsejében, amelynek a fala mindössze néhány század mikronnyira van a golyóktól. Amikor, mintegy félóra alatt, elérték a kívánt fordulatszámot, kiszivattyúzzák a gázokat az üregből, odabent jobb lesz a vákuum, mint kint az űrben, ilyen körülmények között a golyó forgása ezer év alatt lassulna 1 százaléknyit. A legnehezebb azt volt megoldani, hogy amikor a helyzetüket meghatározzák, akkor ez a mérés se befolyásolja a forgásukat. Nos, ez is sikerült. A golyókat nióbiummal vonták be, és egy ebben lejátszódó különleges fizikai folyamat teszi lehetővé a forgás irányának hihetetlen pontosságú meghatározását úgy, hogy a mérés ne befolyásolja a golyó forgását. A műhold, a Gravitációs szonda B, április 20-án sikeresen útnak indult. Ha a mérések igazolják az einsteini gondolatokat, az segíthet tisztázni a nagy egyesítést: ez egy olyan elmélet - fizikusok évtizedes álma, amely most látszik megvalósulni - amely egyesíti a természet négy alapvető kölcsönhatását:  a gravitációt,  az elektromosságot és mágnességet, a radioaktív bomlásban szerepet játszó úgynevezett gyenge kölcsönhatást, és az atommagokat összetartó erős magerőket. Bármi is legyen azonban az eredmény, sok jel utal arra, hogy Einstein általános relativitáselmélete még tökéletesítésre szorul. Ahogyan Bernard Shaw már a harmincas években megjegyezte: Ptolemaios világegyeteme kétezer évig kitartott. A Newton által felfedezett világegyetem kétszáz évig élt. Most Einstein feltalált egy új világegyetemet, és senki nem tudja, vajon ez meddig fog kitartani. Nos, a fizikusok kíváncsian várják, meddig? Polgár Sándor