Αρχική › ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ › Η στρέβλωση του χωροχρόνου που προκαλεί η περιστροφή της Γης

Η στρέβλωση του χωροχρόνου που προκαλεί η περιστροφή της Γης

By on • ( 0 )

… θα μπορούσε να μετρηθεί από έναν κβαντικό αισθητήρα μέσα σε λίγα δευτερόλεπτα.

Η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν προβλέπει ότι η περιστροφή της Γης προκαλεί μια επιπλέον συστροφή του ήδη καμπυλωμένου χωροχρόνου γύρω από τον πλανήτη (φαινόμενο Lense-Thirring). Αυτό το φαινόμενο έχει ανιχνευθεί στο παρελθόν με την χρήση κλασικών ανιχνευτών σε δορυφόρους. Όμως αυτές οι μετρήσεις ήταν έμμεσες, καθώς απαιτούσαν μήνες ή χρόνια συλλογής δεδομένων και πολύπλοκη μοντελοποίηση της βαρύτητας της Γης. Οι φυσικοί Kai-Isaak Ellers, Μάριος Χριστοδούλου, K.C. Schwab, K. Birgitta Whaley πρότειναν έναν νέο, επίγειο κβαντικό αισθητήρα που θα μπορούσε να μετρήσει αυτή τη συστροφή άμεσα σε μόλις λίγα δευτερόλεπτα [«Quantum Sensing of Gravitational Frame-Dragging with a Superfluid 4He Gyrometer, Kai-Isaak Ellers«]. Αν κατασκευαστεί, ο αισθητήρας θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για έναν ακόμα αυστηρό έλεγχο της γενικής σχετικότητας.

(α) Γυρόμετρο υπερρευστού 4He (αριστερά). Αποτελείται από έναν βρόχο υπερρευστού 4He ο οποίος διακόπτεται από μια επαφή Josephson, συνδεδεμένο παράλληλα με ένα ελεγχόμενο διάφραγμα ώστε να δημιουργήσει έναν υδροδυναμικό συντονιστή Helmholtz. Η περιστροφή διαταράσσει την διαφορά κβαντικής φάσης στα άκρα της επαφής, τροποποιώντας με αυτόν τον τρόπο τη συχνότητα συντονισμού Helmholtz, ωH. (β) Ισοδύναμο ηλεκτρικό κύκλωμα (δεξιά) που δείχνει την υδροδυναμική επαγωγή του βρόχου Ll, την επαφή LJ(ϕJ), την υδροδυναμική χωρητικότητα Cd και τις ωμικές απώλειες λόγω των αντιστάσεων Rl, RJ και Rd.

Όπως ακριβώς μια περιστρεφόμενη σφαίρα ηλεκτρικού φορτίου δημιουργεί ένα μαγνητικό πεδίο, έτσι η Γη και άλλες περιστρεφόμενες μάζες παράγουν ένα λεγόμενο «βαρυτομαγνητικό» πεδίο. Όπως οι δυναμικές γραμμές του μαγνητικού πεδίου ενός μαγνήτη, οι γραμμές του «βαρυτομαγνητικού» πεδίου της Γης ξεκινούν από τον έναν πόλο της και καταλήγουν στον άλλο. Αυτό το βαρυτικό πεδίο παρασύρει τον περιβάλλοντα χωροχρόνο και τον κάνει να συστρέφεται ελαφρώς.

Για να μετρήσουν αυτό το ασθενές φαινόμενο προτείνουν την χρήση μιας κβαντικής συσκευής στην οποία ένας βρόχος υπερψυχρού υπερρευστού ηλίου διακόπτεται από ένα μικροσκοπικό πορώδες φράγμα. Η παράσυρση του χωροχρόνου μεταβάλλει ελαφρώς την κβαντική φάση του υπερρευστού ηλίου που διέρχεται από το φράγμα, με αποτέλεσμα να μεταβάλλεται και η συχνότητα συντονισμού της συσκευής, κάνοντας δυνατή την ανίχνευση του φαινομένου.

Η ανάλυση των ερευνητών δείχνει ότι η διάταξή τους θα μπορούσε να μετρήσει τον ρυθμό της παράσυρσης του χωροχρόνου γύρω από τη Γη σε επίπεδο ακρίβειας 0,2%, φτάνοντας δηλαδή την ακρίβεια των καλύτερων δορυφορικών δεδομένων. Αυτή η ακρίβεια θα μπορούσε να επιτευχθεί σε λίγα λεπτά ή ακόμα και μέσα σε ένα δευτερόλεπτο, χωρίς να χρειάζεται κάποια περίπλοκη μοντελοποίηση ή εκτόξευση δορυφόρου.

διαβάστε περισσότερες λεπτομέρειες:
1. Detecting How Earth Twists Spacetime – https://physics.aps.org/articles/v19/s112
2. Quantum Sensing of Gravitational Frame-Dragging with a Superfluid 4He Gyrometer – https://arxiv.org/html/2510.20772v1

‹

Κατηγορίες:ΚΒΑΝΤΙΚΗ ΘΕΩΡΙΑ, ΣΧΕΤΙΚΟΤΗΤΑ

Ετικέτες:

Σχολιάστε

Ο ιστότοπος χρησιμοποιεί το Akismet για την εξάλειψη των ανεπιθύμητων σχολίων. Μάθετε πως επεξεργάζονται τα δεδομένα των σχολίων σας.