Den extraordinära discobollen kretsar nu runt jorden

En av de mest subtila effekterna som förutspås av allmän relativitetsteori är ett fenomen som kallas roterande bilddragning. Detta orsakas av en massiv snurrande kropp, till exempel en planet, som drar med sig rymdtiden medan den svänger. Det gör att små roterande partiklar i närheten pressas samman.

Det behöver inte sägas att effekten är liten och extremt svår att observera. Skillnaden mellan Einsteins förutsägelser och Newtons är i storleksordningen en del på några biljoner.

Olika försök att mäta detta i omloppsbana runt jorden har haft blandade framgångar. Det bästa var en rymdfarkost på 750 miljoner dollar som heter Gravity Probe B som NASA lanserade 2004.

Rymdfarkosten bestod av fyra små, nästan perfekt sfäriska, gyroskop vardera belagda med ett supraledande skikt där elektronernas rörelse kunde användas för att mäta rotationen.

Tanken var att övervaka mycket små förändringar i hur dessa gyroskop snurrade när rymdfarkosten kretsade runt jorden. I teorin borde det ha tillåtit och mätning av frame-dragging med en noggrannhet på 1 procent. Men olika problem med rymdfarkosten minskade dess noggrannhet till cirka 20 procent.

Astrofysiker skulle verkligen älska att få en bättre mätning men vet att chanserna att få ihop pengarna som krävs för ytterligare ett experiment av denna typ är lika små som själva effekten.

Men det finns ett mycket billigare sätt att nå samma mål, åtminstone enligt den italienska rymdorganisationen, ASI.

De här killarna har satt en discokula i omloppsbana runt jorden och säger att noggrant mätning av dess omloppsbana från marken borde ge ett liknande resultat.

Denna discoboll är ett extraordinärt föremål. Den är helt passiv, utan propeller eller elektroniska komponenter. Istället är det en volframsfär ungefär lika stor som en fotboll, som väger 400 kg och täckt med 92 reflektorer som gör att den kan spåras med hjälp av lasrar på jorden. Dessa reflexer får det också att se ut som en discoboll.

Bollens lilla storlek och stora massa gör den till den mest perfekta testpartikeln som någonsin placerats i omloppsbana, den första rymdstrukturen som någonsin gjorts av volfram och det tätaste föremålet som kretsar kring någonstans i solsystemet.

Bollen är känd som LAser RElativity Satellite eller LARES. Italienarna lanserade den i februari förra året och har noggrant mätt dess omloppsegenskaper sedan dess.

Idag beskrev Antonio Paolozzi, vid universitetet i Rom La Sapienza och Ignazio Ciufolini, vid universitetet i Salento, resultaten av denna process.

För att vara säker kommer det här experimentet inte att vara lätt. Tanken är att mäta bollens bana genom att studsa lasrar från den och sedan jämföra detta med den teoretiskt förutspådda bana som tar hänsyn till alla olika krafter som måste verka på satelliten.

Problemet är förstås att dessa effekter är många, ofta är subtila och kan svämma över signalen de letar efter.

För att eliminera effekterna av de mest subtila av dessa krafter måste teamet jämföra data från LARES med andra liknande testpartiklar i omloppsbana. Som tur är har italienarna ett par andra discokulor redan i omloppsbana, kallade LAGEOS 1 och 2.

Även om dessa inte är lika perfekta som LARES, har de tillhandahållit data i flera år.

Paolozzi och Ciufolini är övertygade om att analysen äntligen kommer att ge en exakt mätning av rotationsbildens dragning. Genom att lägga till LARES omloppsdata kommer det att vara möjligt att eliminera även effekterna av [dessa störningar], vilket möjliggör uppnåendet av cirka 1% noggrannhet, säger de.

Det kommer att vara imponerande, inte minst eftersom det kommer att ha uppnåtts till en liten bråkdel av kostnaden för Gravity Probe B.

Men det är fortfarande för tidigt att skjuta upp champagnekorkarna. Som fysiker som har försökt mäta denna effekt kan vittna om, har dessa mycket känsliga experiment en tendens att skapa en udda överraskning.

Ska se hur det går för dem.

Ref: arxiv.org/abs/1305.6823 :LARES framgångsrikt lanserad i omloppsbana: satellit och uppdragsbeskrivning

Dölj