C'è una riga fuori da un primo episodio di La teoria del Big Bang serie, in cui la sonda di gravità B viene descritta come "avvistata" del previsto effetto di trascinamento del fotogramma di Einstein. In realtà, non è del tutto chiaro che l'esperimento è stato in grado di distinguere definitivamente un effetto di trascinamento del fotogramma da un rumore di fondo creato da alcune aberrazioni estremamente minori nel suo sistema di rilevamento.
Se questo conta o meno come uno scorcio - il trascinamento della trama (la presunta ultima previsione non testata della relatività generale) e la sonda di gravità B sono diventati collegati nella coscienza pubblica. Quindi, ecco un rapido esempio di ciò che la sonda di gravità B può o non può aver intravisto.
Il satellite Gravity Probe B fu lanciato nel 2004 e collocato in un'orbita polare di 650 chilometri di altitudine attorno alla Terra con quattro giroscopi sferici che ruotavano al suo interno. Il disegno sperimentale ha proposto che in assenza di curvatura spazio-temporale o trascinamento del telaio, questi giroscopi che si muovono in un'orbita di caduta libera dovrebbero ruotare con il loro asse di rotazione allineato in modo infallibile a un punto di riferimento distante (in questo caso, la stella IM Pegasi) .
Per evitare qualsiasi interferenza elettromagnetica dal campo magnetico terrestre, i giroscopi erano alloggiati all'interno di un pallone termos rivestito di piombo, il cui guscio era riempito di elio liquido. Ciò ha protetto gli strumenti dalle interferenze magnetiche esterne e dalla superconduttanza abilitata al freddo all'interno dei rivelatori progettati per monitorare lo spin dei giroscopi.
L'elio che fuoriesce lentamente dal pallone veniva anche usato come propellente. Per garantire che i giroscopi rimangano in caduta libera nel caso in cui il satellite abbia subito una resistenza atmosferica, il satellite potrebbe effettuare minuscole regolazioni della traiettoria, volando essenzialmente attorno ai giroscopi per assicurarsi che non entrino mai in contatto con i lati dei loro contenitori.
Ora, sebbene i giroscopi fossero in caduta libera, si trattava di una caduta libera che girava intorno e attorno a un pianeta deformante spazio-temporale. Un giroscopio che si muove a una velocità costante nello spazio abbastanza vuoto è anche in una caduta libera "senza peso" - e ci si potrebbe aspettare che un tale giroscopio ruoti indefinitamente attorno al suo asse, senza che l'asse si sposti mai. Allo stesso modo, secondo l'interpretazione della gravità di Newton - essendo una forza che agisce a distanza tra oggetti enormi - non c'è motivo per cui l'asse di rotazione di un giroscopio in un'orbita di caduta libera dovrebbe spostarsi.
Ma per un giroscopio che si muove nell'interpretazione di Einstein di uno spazio-tempo fortemente curvo che circonda un pianeta, il suo asse di rotazione dovrebbe "sporgersi" nella pendenza dello spazio-tempo. Quindi, su un'orbita completa della Terra, l'asse di rotazione finirà per puntare in una direzione leggermente diversa rispetto alla direzione da cui è iniziato - vedi l'animazione alla fine di questa clip. Questo è chiamato effetto geodetico e la sonda di gravità B ha effettivamente dimostrato l'esistenza di questo effetto con una probabilità dello 0,5% che i dati mostrassero un effetto nullo.
Ma non solo la Terra è un enorme oggetto curvo spazio-temporale, ma ruota anche. Questa rotazione dovrebbe, in teoria, creare una resistenza sullo spazio-tempo in cui è incorporata la Terra. Quindi, questo trascinamento di fotogrammi dovrebbe trascinare qualcosa che è in orbita in avanti nella direzione della rotazione terrestre.
Laddove l'effetto geodetico sposta l'asse di rotazione di un giroscopio in orbita polare in una direzione latitudinale - il trascinamento della trama (noto anche come effetto Lense-Thirring), dovrebbe spostarlo in una direzione longitudinale.
Ed ecco dove Gravity Probe B non ha funzionato abbastanza. È stato scoperto che l'effetto geodetico sposta l'asse di rotazione dei giroscopi di 6.606 milliarcecondi all'anno, mentre l'effetto di trascinamento del telaio dovrebbe spostarlo di 41 milliarcecondi all'anno. Questo effetto molto più piccolo è stato difficile da distinguere da un rumore di fondo derivante da piccole imperfezioni esistenti all'interno dei giroscopi stessi. Apparentemente, due problemi chiave erano un mutevole percorso poliforme e una manifestazione più ampia del previsto di una coppia giroscopica newtoniana - o diciamo solo che, nonostante i migliori sforzi, i giroscopi vacillavano ancora un po '.
Sono in corso lavori per estrarre faticosamente i dati attesi di interesse dal record di dati rumorosi, attraverso una serie di ipotesi che potrebbero essere ancora oggetto di ulteriore dibattito. Un rapporto del 2009 lo affermava coraggiosamente l'effetto di trascinamento dei fotogrammi è ora chiaramente visibile nei dati elaborati - sebbene la probabilità che i dati rappresentino un effetto nullo è riportata altrove al 15%. Quindi forse intravisto è una descrizione migliore per ora.
Per inciso, la sonda di gravità A è stata lanciata nel 1976 - e in un'orbita di due ore ha confermato efficacemente la previsione del redshift di Einstein entro 1,4 parti su 10.000. Oppure diciamo solo che ha dimostrato che un orologio a 10.000 km di altitudine è stato trovato per funzionare significativamente più velocemente di un orologio a terra.
Ulteriori letture: L'esperimento Gravity Probe B in breve.
