«Κρας τεστ» της Γενικής Σχετικότητας από γαλλικό δορυφόρο

Μέσα σε έναν πύραυλο Soyuz, εκτοξεύθηκε χθες το βράδυ από το διαστημικό κέντρο της γαλλικής Γουϊάνα στο Κουρού ο δορυφόρος Microscope. Κατασκευασμένος από το γαλλικό Εθνικό Κέντρο διαστημικών Ερευνών (CNES), ο δορυφόρος θα ελέγξει τον νόμο της ελεύθερης πτώσης, ο οποίος αποτελεί μία θεμελιώδη αρχή της φυσικής και τη βάση πάνω στην οποία ο Άλμπερτ Αϊνστάιν ανέπτυξε τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας.

Σύμφωνα με τον νόμο της ελεύθερης πτώσης, οποιοδήποτε σώμα κινείται με την επίδραση της βαρύτητας, εμφανίζει επιτάχυνση η οποία είναι ανεξάρτητη από τη μάζα και τη σύστασή του. Κάτι που με άλλα λόγια σημαίνει πως η αδρανειακή μάζα ενός σώματος, που σχετίζεται με την επιτάχυνση που αποκτά υπό την επίδραση μιας δύναμης, είναι ίση με τη βαρυτική του μάζα, η οποία σχετίζεται με τη βαρυτική έλξη που δέχεται.

Ήδη από τον 17ο αιώνα, ο Γαλιλαίος είχε υποστηρίξει πως, αν δύο σώματα διαφορετικής μάζας αφήνονταν από την κορυφή του Πύργου της Πίζας, τότε θα έφταναν ταυτόχρονα στο έδαφος, υπό την προϋπόθεση ότι η αντίσταση του αέρα ήταν αμελητέα. Έτσι, έβγαλε το συμπέρασμα ότι, σε κενό αέρος, όλα τα αντικείμενα πέφτουν με την ίδια ταχύτητα.

Ο Ιταλός φυσικός γνώριζε πως τα όργανα μέτρησης στην εποχή του δεν είχαν τόσο μεγάλη ακρίβεια, για να επαληθευτεί με αυτό τον τρόπο ο νόμος της ελεύθερης πτώσης. Ωστόσο, ακόμη και σήμερα ένας από τους διαδεδομένους μύθους στην ιστορία της φυσικής είναι πως έκανε πειράματα στον Πύργο της Πίζας ρίχνοντας αντικείμενα διαφορετικής μάζας, χάρις στα οποία επιβεβαίωσε τη θεωρία του.  

Στους αιώνες που ακολούθησαν, πιστοποιήθηκε με μεγάλη ακρίβεια πειραματικά πως η αδρανειακή μάζα ισούται με τη βαρυτική, χωρίς ωστόσο μέχρι τις αρχές του 20ού αιώνα να υπάρχει κάποια θεωρητική εξήγηση. Κάτι που έκανε ο Άλμπερτ Αϊνστάιν με την αρχή της ισοδυναμίας που διατύπωσε, πάνω στην οποία θεμελίωσε το 1915 τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας.

Έκτοτε, όσο προόδευε η τεχνολογία τόσο εξελίσσονταν τα σχετικά πειράματα, με συνέπεια σήμερα η αρχή της ισοδυναμίας να έχει πιστοποιηθεί με ακρίβεια 1 προς 10 τρισεκατομμύρια. Ένα όριο που είναι πρακτικά αδύνατον να ξεπερασθεί με πιο βελτιωμένα επίγεια πειράματα, τα οποία δεν μπορούν να «θωρακισθούν» καλύτερα από απειροελάχιστες διαταραχές, όπως οι δονήσεις που προκαλούν ακόμη και μακρινοί σεισμοί.

Έτσι, ο Microscope (Micro-Satellite à traînée Compensée pour l'Observation du Principe d'Equivalence) θα αναλάβει τον ρόλο ενός εργαστήριου ελέγχου της Γενικής Σχετικότητας στο διάστημα, όπου δεν υπάρχουν τέτοιοι περιορισμοί. Επομένως, αναμένεται να αυξήσει κατά 100 φορές την ακρίβεια των μετρήσεων.

Στο εσωτερικό του δορυφόρου, υπάρχουν δύο ομόκεντροι κύλινδροι, κατασκευασμένοι από διαφορετικό υλικό – ο ένας από τιτάνιο και ο δεύτερος από ένα κράμα λευκόχρυσου-ροδίου.  Οι δύο κύλινδροι θα δέχονται μόνο την επίδραση της βαρυτικής έλξης. Κάτι που σημαίνει πως θα πρέπει να εμφανίζουν την ίδια επιτάχυνση παρόλο που έχουν διαφορετική σύσταση, σύμφωνα με την αρχή της ισοδυναμίας.

Αν όμως τα επιταχυνσιομέτρα δείξουν αποκλίσεις στις μετρήσεις, θα έχει αποδειχθεί πως τελικά παραβιάζεται η αρχή της ισοδυναμίας. Ένα αποτέλεσμα που, σύμφωνα με το CNES, θα κλονίσει τα θεμέλια της σύγχρονης φυσικής.
Του Κώστα Δεληγιάννη
28/4/2016

0 σχόλια:

Δημοσίευση σχολίου