Kas yra gravitomagnetizmas?

Gravitomagnetizmas, teorinė idėja nuo 1918 m., yra numatoma bendrosios reliatyvumo teorijos, iš kurios ji buvo kilusi, pasekmė. Jo egzistavimas buvo eksperimentiškai įrodytas, bet tariamai tik vieną kartą, ir yra tam tikrų poveikio variantų, kuriuos didesniu ar mažesniu laipsniu patvirtina įrodymai. Tarptautinė komanda teigė atradusi poveikį devintojo dešimtmečio viduryje, remdamasi LAGEOS I ir LAGEOS II erdvėlaivių duomenimis. Išmatuotas poveikis neviršijo 90% to, kurį numatė bendroji reliatyvumo teorija, nors kai kurie mokslininkai vis dar abejoja šių rezultatų pagrįstumu. 10 m. Stanfordo fizikai paleido Gravity Probe B – itin subtilų giroskopo paketą, kad būtų galima daug tiksliau matuoti gravitomagnetizmą kosmose. Šiuo metu jo duomenys yra analizuojami.

Po to, kai Einšteinas pristatė savo bendrosios reliatyvumo teoriją, prireikė dešimtmečių, kad išsiaiškintų visas numatomas jos pasekmes. Garsiausias yra esminis materijos ir energijos lygiavertiškumas, vaizdžiai parodytas atominės bombos. Lorenco susitraukimas, masės padidėjimas ir ilgio sumažėjimas, kurį mato išorinis stebėtojas, žiūrintis į objektą, judantį reliatyvistiniu (beveik šviesos) greičiu, yra dar vienas ir buvo eksperimentiškai patikrintas. Yra žinoma, kad laikas bėga lėčiau objektams, judantiems artimu šviesos greičiui ar net žymiai mažesniu greičiu – toks poveikis pastebėtas aplink žemę skriejantiems atominiams laikrodžiams.

Ši prastai veikiama ir patikrinta pasekmė, gravitomagnetizmas, reiškia lauką, kuris tariamai susidaro, kai masyvus kūnas greitai sukasi. Gravitomagnetizmas klaidingai pavadintas – jis nėra magnetinis – sukuriama jėga kyla iš gravitacijos, o ne iš elektromagnetizmo. Tačiau jis vadinamas gravitomagnetizmu dėl matematinio panašumo tarp lygčių, apibūdinančių šį poveikį, ir magnetinio lauko sukūrimo. Lygiai taip pat, kaip magnetinis laukas sukuriamas sukantis įkrautam objektui, gravitomagnetinis laukas sukuriamas, kai sukasi masyvus kūnas. Matematika, naudojama apibūdinti šiuos du dalykus, yra funkciškai panaši. Poveikį taip pat galima būtų pavadinti gravitoriniu lauku – terminu, kuris gali būti mažiau klaidinantis.

Tikimasi, kad aplink supermasyvias juodąsias skyles, kurios sukasi labai greitai, bus stebimas labai galingas gravitomagnetinis laukas. Šių juodųjų skylių masė gali būti milijonus kartų didesnė už saulę ir jos gali suktis įnirtingai. Tačiau čia, Saulės sistemoje, prognozuojama, kad poveikis bus labai mažas – maždaug kelios dalys trilijonui bendroje gravitacinių sąveikų schemoje – todėl sunku stebėti be subtilių jutiklių ar artumo prie masyvių planetų ar saulės. .

Stanfordo gravitacijos zondas B buvo labai subtilus. Jame buvo giroskopas su objektu, kuris buvo sferinis iki 40 atomų skersmens ir kurio tankio pasiskirstymas buvo beveik homogeniškas. Sukurtas gravitomagnetizmui aptikti, giroskopas buvo skirtas „rėmo vilkimui“ matuoti – numatomo efekto šaltinis yra nedidelis besisukančios masės sukurtas erdvės posūkis. Besisukantis giroskopas vakuume turėtų suktis beveik tobulai, tačiau prognozuojama, kad gravitomagnetizmas tai šiek tiek trikdo. Paprasčiausias būdas įsivaizduoti kadro vilkimą – įsivaizduoti rutulį, besisukantį ant ištempto lakšto, kuris šiek tiek pasisuka lape ir tuo pat metu sukuria didelę įdubimą.

Kitas numatomas poveikis yra tas, kad kai palydovas skrieja aplink Žemę tokiu, koks turėtų būti tobulas apskritimas, jis iš tikrųjų atsiduria šiek tiek kitoje vietoje dėl nedidelio besisukančios žemės sūkurio. Sunkumai matuojant gravitomagnetizmą yra tai, kad Žemės pusiaujo išsipūtimas sukuria palydovo / giroskopo veikimo neatitikimus, kuriuos reikia teisingai atimti iš kitų duomenų, kad būtų galima išmatuoti tikro kadro vilkimo mastą.
Nors iš „Gravity Probe B“ buvo grąžintas didelis duomenų kiekis, analizė tebevyksta. Gravitomagnetizmas yra gana paslaptingas ir šiuo metu menkai suprantamas. Ar efektas turės praktinį pritaikymą, ar ne, tikriausiai nežinosime bent kelis dešimtmečius.