211service.com
De buitengewone discobal die nu in een baan om de aarde draait
Een van de meest subtiele effecten die door de algemene relativiteitstheorie worden voorspeld, is een fenomeen dat bekend staat als 'rotational frame-dragging'. Dit wordt veroorzaakt door een enorm draaiend lichaam, zoals een planeet, die de ruimte-tijd met zich meesleept terwijl deze draait. Dat zorgt ervoor dat eventuele kleine roterende deeltjes in de buurt naar voren komen.
Onnodig te zeggen dat het effect klein is en extreem moeilijk waar te nemen. Het verschil tussen de voorspellingen van Einstein en die van Newton ligt in de buurt van een deel op een paar biljoen.
Verschillende pogingen om dit te meten in een baan rond de aarde hebben wisselend succes gehad. Het beste was een ruimtevaartuig van $ 750 miljoen genaamd Gravity Probe B dat NASA in 2004 lanceerde.
Het ruimtevaartuig bestond uit vier kleine, bijna perfect bolvormige gyroscopen, elk bedekt met een supergeleidende laag waarin de beweging van elektronen kon worden gebruikt om de rotatie te meten.
Het idee was om zeer kleine veranderingen te volgen in de manier waarop deze gyroscopen ronddraaiden terwijl het ruimtevaartuig in een baan om de aarde draaide. In theorie zou dat het mogelijk moeten maken om frame-slepen met een nauwkeurigheid van 1 procent te meten. Verschillende problemen met het ruimtevaartuig verminderden de nauwkeurigheid echter tot ongeveer 20 procent.
Astrofysici zouden dolgraag een betere meting willen krijgen, maar weten dat de kans om het benodigde geld voor een ander experiment van dit type op te halen zo klein is als het effect zelf.
Maar er is een veel goedkopere manier om hetzelfde doel te bereiken, althans volgens de Italiaanse ruimtevaartorganisatie ASI.
Deze jongens hebben een discobal in een baan om de aarde gebracht en zeggen dat het zorgvuldig meten van de baan vanaf de grond een vergelijkbaar resultaat zou moeten opleveren.
Deze discobal is een bijzonder object. Het is volledig passief, zonder stuwraketten of elektronische componenten. In plaats daarvan is het een bol van wolfraam, ongeveer zo groot als een voetbal, met een gewicht van 400 kg en bedekt met 92 reflectoren waarmee het met lasers op aarde kan worden gevolgd. Door deze reflectoren lijkt het ook op een discobal.
De kleine grote massa van de bal maakt het het meest perfecte testdeeltje dat ooit in een baan om de aarde is geplaatst, de eerste ruimtevaartstructuur ooit gemaakt van wolfraam en het dichtste object dat ergens in het zonnestelsel ronddraait.
De bal staat bekend als de LAser RElativity Satellite of LARES. De Italianen lanceerden het in februari vorig jaar en meten sindsdien zorgvuldig de baankenmerken ervan.
Vandaag hebben Antonio Paolozzi van de La Sapienza Universiteit van Rome en Ignazio Ciufolini van de Universiteit van Salento de resultaten van dit proces beschreven.
Om zeker te zijn, zal dit experiment geen gemakkelijke rit zijn. Het idee is om de baan van de bal te meten door er lasers op te laten stuiteren en deze vervolgens te vergelijken met de theoretisch voorspelde baan die rekening houdt met alle verschillende krachten die op de satelliet moeten werken.
Het probleem is natuurlijk dat deze effecten talrijk zijn, vaak subtiel zijn en het signaal dat ze zoeken kunnen overspoelen.
Om de effecten van de meest subtiele van deze krachten teniet te doen, moet het team gegevens van LARES vergelijken met andere vergelijkbare testdeeltjes in een baan om de aarde. Het toeval wil dat de Italianen al een paar andere discoballen in een baan om de aarde hebben, genaamd LAGEOS 1 en 2.
Hoewel deze niet zo perfect zijn als LARES, leveren ze al enkele jaren gegevens.
Paolozzi en Ciufolini zijn ervan overtuigd dat de analyse uiteindelijk een nauwkeurige meting zal opleveren van het slepen van rotatieframes. Door de LARES-orbitale gegevens toe te voegen, zal het mogelijk zijn om ook de effecten van [deze verstoringen] te elimineren, waardoor een nauwkeurigheid van ongeveer 1% kan worden bereikt, zeggen ze.
Dat zal indrukwekkend zijn, niet in de laatste plaats omdat het zal zijn bereikt tegen een fractie van de kosten van Gravity Probe B.
Maar het is nog te vroeg om de champagnekurken te knallen. Zoals natuurkundigen die hebben geprobeerd dit effect te meten, kunnen getuigen, hebben deze uiterst gevoelige experimenten de neiging om voor verrassingen te zorgen.
Zal eens kijken hoe het ze vergaat.
Referentie: arxiv.org/abs/1305.6823 :LARES met succes gelanceerd in een baan om de aarde: satelliet- en missiebeschrijving