تمام دانش ما در مقایسه با واقعیت،ابتدایی و کودکانه است.ولی با این حال با ارزشترین دارایی ماست.آلبرت اینشتین
 

فیزیک برای امروز و فردا

آشنایی با فیزیک و قلمرو حکومت آن

آزمون تئوری نسبیت : حق با انیشتین بود
ساعت ٤:۳٠ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ٦ شهریور ۱۳۸٧  

دقیق ترین ژیروسکوپ جهان برای آزمایش تئوری اینشتین آماده شده است. یک فضاپیمای ناسا که برای آزمودن دو پیش بینی مهم تئوری نسبیت عام اینشتین طراحی شده است برای پرتاب در ماه جاری آماده می شود. ماموریت کاوشگر گرانش B Gravity Probe B mission از چهار ژیروسکوپ بسیار دقیق استفاده می کند تا تئوری اینشتین را که در سال 1916 ارائه شده است در بوته آزمونی دیگر قرار دهد. طبق این تئوری اینشتین، فضا و زمان در اطراف اجسام بسیار سنگین تغییر شکل یافته و خمیده می شود. این ماموریت توسط ناسا طراحی شده است و مرکز مارشال اجرای آن را بر عهده دارد.
یک فضاپیمای ناسا که برای آزمایش دو پیش بینی مهم تئوری نسبیت عام آلبرت اینشتین طراحی شده است در تاریخ 17 آوریل 19 فروردین سال جاری از پایگاه نیروی هوایی واندنبرگ کالیفرنیا به فضا پرتاب می شود. ماموریت کاوشگر گرانش ناسا که GP_B نیز نامیده می شود، از چهار ژیروسکوپ بسیار دقیق استفاده می کند. این ژیروسکوپ ها در یک ماهواره ویژه در مداری به دور زمین می چرخند و دو قسمت از پیشگویی های غیرمعمول تئوری اینشتین را که در سال 1916 ارائه شده است عملاً مورد آزمایش قرار می دهند. در این تئوری اینشتین پیش بینی کرده است که فضا و زمان به دلیل وجود اجسام بسیار سنگین خمیده می شود. دو اثری که قرار است در این برنامه آزمایش شوند عبارتند از: اثر ژئودتیک (geodetic effect) که نشان دهنده میزانی از انحنای فضازمان اطراف زمین در حالت سکون و اثر کشش چارچوب frame dragging که نشان دهنده میزان کشش فضازمان اطراف زمین به دلیل چرخش آن است.


دکتر آن کینی (A.Kinney) مدیربخش اخترشناسی و فیزیک در دفتر علوم فضایی ناسا در واشنگتن می گوید: «کاوشگر گرانش B این توانایی را دارد که خواص بنیادین جهان نامریی را بر ما آشکار می سازد، جهانی که در مقایسه با انتظارهای روزمره ما بسیار عجیب و ناآشناست و اینشتین یک قرن پیش سعی کرد رازهای آن را بر ما آشکار سازد. آزمودن جنبه های اساسی تئوری اینشتین- مثل همین آزمایش هایی که GP_B انجام خواهد داد، اطلاعات بنیادی را برای پیشبرد علم فراهم خواهد آورد. نظیر چنین پیشرفت هایی پیش از این به طراحان کمک کرده است تا از دستاوردهای فناورانه برای طراحی ابزارهای مورد نیاز برای چنین ابزارهای فوق العاده دقیقی استفاده کنند.»

وقتی که این فضاپیما در مدار قطبی زمین در ارتفاع 640 کیلومتری زمین قرار گیرد، در هر 5/97 دقیقه از هر دو قطب زمین گذشته و یکبار زمین را دور می زند. در برنامه ریزی های انجام شده درجه بندی و کنترل تجهیزات در مدار حدود 40 تا 60 روز طول می کشد و پس از آن دوره جمع آوری اطلاعات علمی فرامی رسد که حدود 13 ماه است. GP_B برای آزمایش تئوری نسبیت عام، هر تغییری در محور چرخش ژیروسکوپ را نسبت به ستاره IM پگاسی 8703 HR که ستاره راهنمای آن محسوب می شود، اندازه می گیرد. انتظار می رود برای این دوره آزمون که بیش از یک سال طول می کشد، تغییر در محور چرخش به دلیل اثر ژئودتیک بسیار کوچک و حدود 6/6614 هزارم ثانیه قوسی باشد و تغییر در محور چرخش که توسط اثر کشش چارچوب ایجاد می شود، از این مقدار هم کوچک تر و در حدود 9/40 هزارم ثانیه قوسی است. برای آنکه تصوری از مقدار این زاویه داشته باشید، فرض کنید 100 کیلومتر از شیب 9/40 هزارم ثانیه قوسی را طی کنید، آن وقت ارتفاع شما نسبت به ارتفاع اولیه مسیر حدود 5/1 سانتی متر است.

طی این ماموریت اطلاعات حاصل از GP_B حداقل دوبار در روز ارسال می شود. ایستگاه های مستقر در زمین یا ماهواره ای ارسال اطلاعات ناسا می توانند این اطلاعات را دریافت کنند.

گردانندگان این آزمایش می توانند از طریق مرکز عملیات ماموریت که در دانشگاه استنفورد واقع است با GP_B ارتباط برقرار کنند. این اطلاعات همان طور که حاوی اندازه گیری های بسیار دقیق از تغییر جهت محور چرخش ژیروسکوپ است می تواند گزارش هایی از نحوه عملکرد تجهیزات و فضاپیما را نیز در برداشته باشد. ماموریت GP_B در سال 2005 کامل می شود و برای تجزیه و تحلیل علمی این اطلاعات دوره یک ساله ای در نظر گرفته شده است.

پروفسور فرانسیس اوریت (F.Everitt) از دانشگاه استنفورد و محقق ارشد GP_B می گوید: «ساخت GP_B کاری بسیار پرزحمت و دشوار و نیازمند تلفیق ماهرانه گستره بسیار وسیع و غیرمعمولی از فناوری های جدید است. حیرت انگیز است که توانستیم خود را برای پرتاب کاوشگر آماده کنیم.»

مرکز پروازهای فضایی مارشال در هانتسویل آلاباما مدیریت برنامه GP_B را بر عهده دارد. دانشگاه استنفورد پیمانکار اصلی ناسا برای این ماموریت، آزمایش ها را انجام می دهد و مسئولیت طراحی و تولید تجهیزات علمی را علاوه بر انجام ماموریت و تحلیل اطلاعات بر عهده دارد. لاکهید مارتین یکی از پیمانکاران مهم دیگر طراحی، ساخت و تولید فضاپیما و بعضی از تجهیزات داخلی آن را بر عهده داشت. مرکز فضایی کندی ناسا و شرکت بوئینگ مسئولیت پرتاب دلتای 2، موشک حامل کاوشگر را بر عهده دارند.

پرتاب موشک از پایگاه واندنبرگ به طور زنده از شبکه تلویزیونی ناسا پخش می شود. اطلاعات در مورد مراحل پرواز در وب سایت ناسا با عنوان مرکز مجازی کنترل پرتاب به نشانی:

www. ksc. nasa. gov / elvnew / gpb / vlcc. Htm

در دسترس است.برای اطلاعات بیشتر در مورد ماموریت GP _ B در اینترنت به نشانی های زیر

einstein. stanford. edu

www. gravityprobeb. Com

www.msfc.nasa.Gov


مراجعه کنید.


GP _ A نام آزمایش دیگر در مورد گرانش و نسبیت بود که ناسا در سال 1976 انجام داد. طبق تئوری نسبیت عام و خاص اینشتین، تغییر در گرانش و سرعت حرکت باعث می شود سرعت گذر زمان تغییر کند. در آن سال ناسا برای آزمودن این تئوری از ساعتی استفاده کرد که دقت آن در حد یک ثانیه در 3 میلیون سال بود. یک نمونه از این ساعت در زمین ماند و دیگری به ارتفاع 100 هزار کیلومتری مدار زمین رفت که شدت گرانش در آنجا بسیار کمتر از زمین است. با مقایسه زمان اندازه گیری شده توسط این ساعت مشخص شد که تئوری اینشتین با دقت 7 در یک میلیون صحیح است.


کلمات کلیدی: نسبیت