Gravity Probe B

Figuren viser hvordan akseretningen til et gyroskop i bane rundt jorda endes på grunn av to effekter; den geodetiske effekten og treg draeffekt. Heldigvis står dreiningen av gyroskop-aksen som disse effektene forårsaker, vinkelrett på hverandre, slik at de kan skjelnes fra hverandre i eksperimenter.

Gravity Probe B var en amerikansk satellitt skutt opp av NASA 20. april 2004. I en 640 kilometers polbane bruker satellitten fire uhyre nøyaktige gyroskoper til å teste Albert Einsteins teori om at rom og tid påvirkes i nærvær av legemer med stor masse. To ulike konsekvenser av relativitetsteorien skulle observeres:

  1. Hvordan Jorden påvirker rommets geometri
  2. Hvordan Jordens rotasjon i en nesten umerkelig grad trekker rommmet med seg, noe som kalles den trege draeffekten.

I eksperimentet klarte man å måle disse effektene, men med mindre presisjon enn man hadde ønsket.

Bakgrunn

De to effektene kan observeres ved å se hvordan draeffekten påvirker banene til satellitter som passerer over Jordas poler. Slike målinger ble utført med satellittene Lageos I og II i 2003 og ledet til en bekreftelse av relativitetsteoriens forutsigelse med omtrent 15 % nøyaktighet.

Alternativt kan den trege draeffekten studeres ved å observere hvordan den påvirker akseretningen til fritt svevende gyroskoper. Dette ble gjort i Gravity Probe B-eksperimentet med fire gyroskoper fritt svevende i en satellitt. Det er krevende målinger, for effekten er liten; mens Jorda roterer en gang per døgn, forårsaker den trege draeffekten på grunn av jordrotasjonen at rommet ved jordoverflaten bruker 30 000 år på å rotere en gang rundt Jorda.

Design

De fire gyroskopene i Gravity Probe B er bygd opp rundt kvartskuler med diameter på 3,8 cm og polert til en nøyaktighet på 40 atomlags tykkelse. Ytterst er de belagt med niob. Kulene roterer 10 000 omdreininger i minuttet i et kammer med en vegg-klaring på bare 0,025 mm. Hele instrumentpakken er omgitt av en 2441 liters termos fylt med flytende helium, som sørger for en temperatur på 1,8 kelvin. Dermed blir niob-belegget superledende, slik at det oppstår en magnetisk indikator som ble brukt i målingene.

Gravity Probe B ble bygget av Lockheed Martin rundt en instrumentlast utviklet ved Stanford University. Data ble mottatt ved bakksestasjoner i USA og på Svalbard.

Observasjoner og resultater

Etter en lang og omstendelig oppstart og kontroll i bane ble det vitenskapelige arbeidet startet opp 27. august 2004.

Det hadde tatt 40 år å forberede eksperimentet, men resultatet ble dessverre ikke så nøyaktig som forskerne hadde satset på fordi ett av de fire gyroskopene ikke oppførte seg som det skulle. Relativitetsteoriens forutsigelse (se figuren) ble bekreftet med omtrent samme nøyaktighet som i Lageos-eksperimentet.

Les mer i Store norske leksikon

Eksterne lenker

Kommentarer

Kommentaren din publiseres her. Fagansvarlig eller redaktør svarer når de kan.

Du må være logget inn for å kommentere.

eller registrer deg