La missione della NASA Gravity Probe B (GP-B) ha confermato due predizioni chiave dalla teoria generale della relatività di Albert Einstein.
L'esperimento, avviato nel 2004, ha utilizzato quattro giroscopi ultra-precisi per misurare l'ipotizzato effetto geodetico, la curvatura dello spazio-tempo intorno ad un corpo gravitazionale, e il frame-trascinamento, in cui un oggetto rotante tira lo spazio e il tempo con esso mentre ruota.
Il GP-B ha determinato con una precisione senza precedenti gli effetti, puntando ad una stella singola, IM Pegasi, mentre era orbita polare attorno alla Terra. Se la gravità non avesse influenzato lo spazio e il tempo, i giroscopi di GP-B avrebbero puntato nella stessa direzione per sempre, mentre erano in orbita. Ma a conferma delle teorie di Einstein, i giroscopi hanno misurato piccoli cambiamenti nella direzione del loro verso, mentre la gravità terrestre tirava su di loro.
I risultati sono online nella rivista Physical Review Letters.
"Immaginate la Terra come se fosse immersa in miele. Mentre il pianeta ruota, il miele intorno subirebbe una certa turbolenza, ed è la stessa cosa con lo spazio e il tempo", ha detto Francis Everitt, principale ricercatore del GP-B presso la Stanford University. "GP-B ha confermato due delle previsioni più profonde dell'Universo di Einstein, che hanno implicazioni di vasta portata attraverso la ricerca astrofisica. Le innovazione tecnologiche apportati dalla missione forniranno un'eredità duratura sulla Terra e nello spazio nei decenni a venire".
GP-B è uno dei più lunghi progetti in corso nella storia della NASA, con il coinvolgimento delle agenzie a partire dall'autunno del 1963 con un finanziamento iniziale per sviluppare un esperimento di giroscopio a relatività. Dopo decenni di sviluppo di tecnologie innovative per il controllo disturbi ambientali sui veicoli spaziali, come la resistenza aerodinamica, campi magnetici e alle variazioni termiche, è risultato che lo star tracker e giroscopi creati erano i più precisi mai progettati e realizzati dall'uomo.
GP-B ha completato la sua attività di raccolta dei dati ed è stato dismesso nel dicembre 2010.
"I risultati della missione avranno un impatto a lungo termine sul lavoro di fisici teorici", ha detto Bill Danchi, astrofisico e scienziato senior del programma della NASA a Washington. "Ogni sfida per il futuro alle teorie di Einstein della relatività generale dovranno cercare misure più precise rispetto al notevole lavoro compiuto da GP-B".
Tali innovazioni sono state applicate alla missione del NASA Cosmic Background Explorer, che ha accuratamente determinato la radiazione di fondo dell'Universo. Tale misurazione sta alla base della teoria del big-bang e ha permesso di ottenere il premio Nobel al fisico John Mather.
Il concetto di satelliti drag-free come GP-B ha permesso ad una serie di satelliti di osservare la Terra, tra cui la NASA's Gravity Recovery Experiment e il Climate Experiment and the European Space Agency's Gravity field and steady-state Ocean Circulation Explorer. Questi satelliti forniscono la misura precisa della forma della Terra, fondamentale per una navigazione precisa su terra e mare e per la comprensione del rapporto tra la circolazione oceanica e dei modelli climatici.
GP-B ha innovato le frontiere della conoscenza e ha fornito un terreno pratico di formazione per 100 studenti di dottorato e 15 i candidati laureandi presso l'Università negli Stati Uniti. Più di 350 studenti universitari e studenti delle scuole superiori hanno lavorato al progetto con i principali scienziati e ingegneri aerospaziali da parte dell'industria e del governo. Uno studente universitario che ha lavorato al GP-B è diventato il primo astronauta donna nello spazio, Sally Ride. Un altro era Eric Cornell che ha vinto il Premio Nobel per la Fisica nel 2001.
"GP-B aumenta le conoscenze di base sulla relatività in modo importante e il suo impatto positivo si farà sentire nelle carriere degli studenti le cui conoscenze sono state arricchite dal progetto", ha detto Ed Weiler, amministratore associato per il Science Mission Directorate della NASA.
Il NASA Marshall Space Flight Center di Huntsville in Alabama, ha gestito il programma di Gravity Probe-B per l'agenzia. La Stanford University, prime contractor della NASA per la missione, ha concepito l'esperimento ed è stato responsabile per la progettazione e l'integrazione della strumentazione scientifica, le operazioni di missione e di analisi dei dati. La Lockheed Martin Corp. di Huntsville ha progettato, integrato e testato il veicolo spaziale e alcune delle sue componenti principali per il carico utile.
A cura di Arthur McPaul
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