Gravity Probe B (GPB) – tak nazywa się wspólne przedsięwzięcie: NASA, Uniwersytetu Stanforda oraz firmy Lockheed Martin. Jego celem jest zbadanie słuszności pewnych specyficznych aspektów ogólnej teorii względności, które przewidział Albert Einstein w swojej pracy z 1915 roku.

Albert Einstein (1879-1955), największy fizyk XX wieku, twórca Szczególnej i Ogólnej Teorii Względności, laureat Nagrody Nobla.

Satelita GPB został wystrzelony 20 kwietnia 2004 roku z bazy sił powietrznych w Vandenbergu. Niedługo po starcie został usytuowany na orbicie, której wysokość wynosi 642 kilometry. Głównymi przyrządami pomiarowymi są cztery żyroskopy. Mają one kształt idealnie kulisty. Dzięki temu zostały wpisane do księgi rekordów Guinnessa. Swoją doskonałością ustępują jedynie ekstremalnie zwartym obiektom: pulsarom, czarnym dziurom.

Żyroskopy, które wirują wokół własnej osi z prędkością 4000 obrotów na minutę, oraz całe oprzyrządowanie GPB jest chłodzone ciekłym helem do temperatury około 1.8 kelwinów, co stanowi około -271.36 stopni Celsjusza. Sprawdzane jest ich zawieszenie i ewentualnie korygowane, 220 razy na sekundę, podobnie wysokość orbity – 10 razy na sekundę.

Dzięki pracy GPB, astrofizycy uzyskają odpowiedź na fundamentalne pytania: jak obecność Ziemi wpływa na otaczającą czasoprzestrzeń i jaki wpływ ma na nią ruch obrotowy Ziemi?

Planeta rotując wlecze za sobą czasoprzestrzeń. Skutkiem tego powinno być odchylenie wektora momentu pędu żyroskopów w stosunku do stanu początkowego o 0.000011 stopnia w ciągu roku. Są to przewidywania teoretyczne wynikające z OTW.

Drugim z efektów przewidzianych przez OTW jest zakrzywienie czasoprzestrzeni wokół masywnych obiektów. Powinno to spowodować przesunięcie wektora momentu pędu żyroskopów o 0.0018 stopnia. Efekt ten jest około 170 razy silniejszy od wyżej opisanego.

Idea pomiarów jest bardzo prosta. Żyroskopy, znajdujące się na pokładzie GPB, są stale skierowane w stronę wybranej gwiazdy (HR 8703). System SQUIDs (Superconducting QUantum Interference Devices) dokonuje pomiarów odchyleń ich wektorów momentu pędu. Dokładność, z jaką są wykonywane, jest rzędu 0.00000014 stopnia. Wielkość ta jest porównywalna do szerokości ludzkiego włosa widzianego z odległości 32 kilometrów!

Satelita Gravity Probe B znajdujący się w kapsule, przygotowywania do wystrzelenia.

Wstępne wyniki ujawniły dwa niepożądane efekty. Pierwszy polega na niewielkim ruchu obrotowym wektora momentu pędu żyroskopów. Spowodowany jest on przez pole elektrostatyczne powstałe na wirniku oraz obudowie oprzyrządowania. Drugi to drgania aparatury wytworzone przez wirnik oraz pole elektrostatyczne. Naukowcy uspokajają, twierdząc, że na czas uporają się z powstałymi problemami oraz zdążą przedstawić kompletne wyniki z GPB.

Rezultaty eksperymentu zostaną opublikowane w grudniu tego roku. Rzeczą naturalną jest, że wywołają one dreszczyk emocji u teoretyków, ponieważ mogą one ujawnić ewentualne niedociągnięcia OTW, która jest podstawowym narzędziem w rękach astrofizyka. Z wielkim napięciem oczekuje się więc na pierwsze wyniki badań.

Autor

Maciej Sznajder