Temuan Satelit Gravity Probe B Verifikasi Relativitas Umum Einstein

Tinuku
News KeSimpulan.com - Gravity Probe B memberi hak untuk Einstein. Eksperimen mengorbit tegaskan relativitas umum. Proyek paling lama dalam sejarah NASA telah selesai.

Satelit Gravity Probe B akhirnya menegaskan Bumi menyeret ruang-waktu di sekitarnya seperti pusaran sendok di gelas madu, demikian pengumuman ilmuwan misi pada konferensi pers 4 Mei di markas NASA, Washington, D.C. Eksperimen lain sudah menegaskan efek "frame-dragging" ini yang diprediksi oleh teori relativitas umum Einstein.

Temuan baru sempat dikacaukan oleh kesulitan teknis sehingga menggangu tingkat presisi. Tetapi bagi mereka yang mendukung proyek akhir merayakan kemenangan.

"Einstein pemenangny. Kami bangga mimpi kami tidak benar-benar hilang," kata Francis Everitt, fisikawan dari Stanford University di Palo Alto, California, yang telah memimpin proyek selama 49 tahun.

Pada tahun 1959 dan 1960, era Sputnik, George Pugh, fisikawan dari MIT, dan Leonard Schiff, fisikawan dari Stanford, secara independen mengusulkan giroskop yang diluncurkan ke orbit untuk menguji Einstein. Di alam semesta Einstein, di mana gravitasi mendistorsi ruang-waktu, Bumi berputar harus bias kemiringan dari sebuah giroskop orbit dari waktu ke waktu.

Everitt tiba ke Stanford pada tahun 1962 untuk membantu membangun giroskop terbaik di dunia. Upaya ini yaitu Gravity Probe B akhirnya dibiaya NASA setidaknya US$760 juta dimana proyek tersebut hampir dibatalkan sebanyak tujuh kali selama pengembangannya.

Pada tanggal 20 April 2004, pesawat ruang angkasa dijalankan dengan empat lingkup kuarsa ke orbit kutub. Seukuran bola ping-pong dan dilapisi dengan niobium superkonduktor, bola adalah benda roundest. Sebuah puff gas memulai gyros berputar, sebuah teleskop onboard berbaris rapi dengan bintang IM Pegasi dan probe mengumpulkan data sampai Agustus 2005.

Hasil pengukuran Gravity Probe B sesuai dengan prediksi teoritis untuk dua efek relativitas umum yang menyatakan gravitasi timbul ketika massa membelokkan ruang dan waktu. Gravity Probe B mengambang di bawah presisi untuk membuat pengukuran penting. Selain itu, dua fisikawan juga membuat pengukuran yang sama dengan menggunakan data dari satelit yang jauh lebih murah.

"Saya harus memuji tim Gravity Probe B untuk hasil mereka karena Gravity Probe B adalah eksperimen yang sangat sulit dan sangat indah," kata Ignazio Ciufolini, fisikawan dari University of Salento di Lecce, Italia, yang membuat pengukuran sebelumnya.

Setelah beberapa dekade pengembangan, Gravity Probe B mengelilingi Bumi dari kutub ke kutub selama 17 bulan sejak tanggal 20 April 2004 dan giroskop yang digunakan untuk mengukur dua aspek relativitas umum. Salah satunya "geodetic effect" muncul karena massa Bumi menciptakan semacam lesung pipit di ruang-waktu yang mengacaukan aturan geometri biasa.

Akibatnya, keliling lingkaran di sekitar Bumi harus sedikit lebih pendek daripada nilai Euclid's 2π kali radius lingkaran. Gravity Probe B mengukur penurunan 2,8 sentimeter yang diperkirakan di orbit 40.000 kilometer untuk presisi 0,25%.

Satelit juga menegaskan frame-dragging effect di mana twists Bumi berputar pada ruang-waktu di sekitarnya. Seolah-olah Bumi berputar direndam dalam madu, kata Everitt.

"Ketika berputar, Bumi menyeret madu bersamannya. Dengan cara yang sama, Bumi menyeret ruang-waktu dengannya," kata Everitt, dimana Gravity Probe B mengkonfirmasi efek menyeret yaitu kurang dari 1/10 kali seperti efek geodetik untuk presisi 19%.

Namun jauh dari apa yang peneliti harapkan untuk mengukur dua efek, Gravity Probe B melacak gerakan dari empat giroskop dengan membandingkan penyelarasan sumbu rotasi dengan arah bintang referensi. Ketika probe ini di mengorbit di atas kutub, efek geodetik menyebabkan sumbu giroskop tidak sedekat utara dan selatan, sedangkan frame menyeret ke timur dan barat.

Berputar pada resolusi 5000 per menit, giroskop seperti keajaiban kuarsa bola ping-pong yang ditutupi dengan superkonduktor niobium untuk menghasilkan medan magnet di sepanjang sumbu. Para peneliti ingin untuk mengukur frame seret dengan presisi 1%. Tapi ketidaksempurnaan elektrostatik di dalam giroskop mengagalkan rencana. Secara mekanis, bola adalah benda roundest, kata Everitt menjelaskan.

Beberapa ilmuwan lain tidak yakin. Lima tahun lalu, para peneliti melaporkan ketidakpastian pengukuran Gravity Probe B lebih dari 10 kali. Mengoreksi "kesalahan sistematis" adalah urusan rumit, kata Ciufolini.

"Saya tidak tahu rinciannya, tetapi menurut saya sangat sulit untuk menyingkirkan lebih 90% dari kesalahan sistematis," kata Ciufolini.

Pengukuran sebelumnya juga menempatkan peredam pada hasil baru. Pada tahun 2004, Cifuolini dan Erricos Pavlis, fisikawan dari University of Maryland di Baltimore County, mengukur frame menyeret menggunakan satelit orbit LAGEOS dan LAGEOS II, reflektor sederhana diluncurkan pada tahun 1976 dan 1992 yang digunakan terutama untuk memantau gerak permukaan Bumi. Dengan sangat hati-hati monitoring satelit orbit berubah atau "precessed" yang mempengaruhi pengukuran yang diukur terhadap akurasi 10%.

"Paling-paling mereka baru saja mengkonfirmasi pekerjaan yang dilakukan Ciufolini. Jadi saya merasa terlalu banyak kehebohan dari konferensi pers NASA," kata Robert O'Connell, teoritukus dari Louisiana State University di Baton Rouge.

Pada akhirnya, nilai penuh Gravity Probe B melampaui hasil eksperimen, kata Everitt.

"Mengapa layak? Hanya unsur tantangan di dalamnya, unsur penemuan di dalamnya ada. Ini tantangan terus-menerus untuk menciptakan teknologi baru," kata Everitt yang mencatat lebih dari 100 mahasiswa meraih Ph.D dari proyek ini.

"Apa yang harus dipahami oleh tim Gravity Probe tim B dalah mendapatkan jawaban yang kredibel tidak kalah heroik," kata Clifford Will, fisikawan teoritis dari Washington University di St Louis, yang menjabat dewan penasehat misi.

Hasil analisis dijadwalkan dipublikasikan ke Physical Review Letters mendatang yang menegaskan kembali efek geodetik dengan kesalahan sekitar 0,2 persen, menempatkan efek bingkai seret 37 miliardetik dengan kesalahan sekitar 19 persen, jauh dari tujuan asli dari 1 presisi persen.

"Proyek ini telah menjadi korban waktu," kata Kenneth Nordtvedt, profesor emeritus dari Montana State University di Bozeman, yang menunjukkan bahwa eksperimen lain telah mengukur efek ini.

"Ini [US$760,000,000] adalah uang pemerintah. Dan pikiran saya hal itu disalah-gunakan dan tidak dikelola dengan baik oleh instansi pemerintah yang terlibat," kata O'Connell.

Gravity Probe B http://einstein.stanford.edu/
Mission Status Update http://einstein.stanford.edu/highlights/status1.html

Francis Everitt http://www.stanford.edu/dept/physics/people/faculty/everitt_cw_francis.html
Ignazio Ciufolini ttp://www.unisalento.it
Robert O'Connell http://www.phys.lsu.edu/newwebsite/people/oconnell.html
Clifford Will http://physics.wustl.edu/cmw/index.html
Kenneth Nordtvedt http://en.wikipedia.org/wiki/Kenneth_Nordtvedt

Gambar : Gravity Probe B http://einstein.stanford.edu/
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment