Efecto gravitomagnético. Trabajos de Frédéric Henry-Couannier, Marsella
¿Se podrá demostrar el efecto gravitomagnético?
15 de agosto de 2005
**Frédéric Henry-Couannier ahora tiene un sitio web donde presenta y explica sus trabajos: **
http://toronto.dess-res.univ-mrs.fr/sitefred
Fuentes: http://einstein.stanford.edu y http://www.gravityprobeb.com
La sonda de la NASA Gravity Probe B completa su primer año en el espacio
Empieza por disfrutar del espectáculo del lanzamiento de la máquina. Te lo juro, es como si estuvieras allí:
http://www.gravityprobeb.com/movies/launch01.mov
La Relatividad General tiene un aspecto bastante particular, que se puede detectar, por ejemplo, en la "métrica de Kerr", que se utiliza para describir objetos masivos en rotación. Cuando el objeto tiene una masa muy importante aparece un fenómeno llamado "frame-dragging", literalmente "arrastre del sistema de coordenadas". ¿Qué significa esto? Imagina que colocas un sistema formado por dos masas unidas por un resorte. Se puede estirar este resorte de dos maneras:
-
Poniendo este sistema en rotación. Entonces se manifestará la fuerza centrífuga.
-
Poniendo "en rotación el espacio".
Resulta que las personas se plantearon estas preguntas antes incluso de que apareciera la teoría de la relatividad general. Newton comenzó postulando la existencia de un espacio absoluto, independientemente de todo contenido. Es su famosa experiencia de la jarra (descrita en mi cómic Cosmic Story).
Más tarde, el filósofo Mach (1883) sugirió que el espacio (el "sistema inercial", respecto al cual el movimiento del agua debe ser considerado para tener los efectos observados) esté localmente "determinado por su contenido de materia" (inverso de la posición de Newton). Mach afirmaba que si se encerraba un sistema formado por dos masas unidas por un resorte, en una cáscara muy masiva y se ponía esta en rotación rápida, una "fuerza centrífuga" se manifestaría, no porque se hiciera girar estas masas, sino porque se hacía "girar el espacio en el que están sumergidas". Incentivó a los hermanos Friedländer en 1896 a hacer esta experiencia, que no dio resultados concluyentes.
Resulta que, en la actualidad, los experimentadores están volviendo a plantear esta interrogación sobre el vínculo entre espacio y materia. Consideremos una estrella de neutrones sub-crítica (es decir, dotada de una masa inferior a 2,5 masas solares), objeto que observamos (los "pulsares"). En su entorno inmediato el espacio-tiempo puede ser descrito por "la métrica de Kerr", al igual que la "métrica de Schwarzschild" describe el espacio-tiempo alrededor de un objeto que no gira. El análisis de esta solución de Kerr de la ecuación de Einstein conduce a conclusiones bastante singulares. Por ejemplo: si se considera una trayectoria circular alrededor del objeto, con el mismo eje de rotación que éste, la velocidad de la luz no tendrá el mismo valor según se acompañe al objeto en su rotación o se se mueva en sentido contrario. Allí nuevamente se considera que todo ocurre como si el objeto "arrastrara el espacio-tiempo con él". A este fenómeno se le dio el nombre de "frame-dragging".
Lo que es válido para una estrella de neutrones debería serlo, en la Relatividad General, para cualquier masa en rotación, incluso para la propia Tierra, a diferencia de que los efectos son entonces mínimos. Hasta ahora habría sido imposible medirlos, pero desde una fecha muy reciente se ha encontrado el medio para evidenciar estos efectos y esto fue la razón del lanzamiento de la sonda "Gravity Probe B". A estos fenómenos se les da el nombre de "gravitomagnéticos", y esto corresponde a una simple analogía. Una carga eléctrica en movimiento crea un efecto magnético (un campo magnético). Se decidió decir, en la Relatividad General, que una masa en movimiento debe crear un efecto gravito-magnético (lo que se traducirá en una alteración del campo gravitacional).
La manipulación, puesta en marcha por la NASA, con la colaboración de la Universidad de Stanford, tiene la precisión necesaria para poder evidenciar los efectos predichos por la Relatividad General, que se traducirían en una mínima variación del eje de rotación de giroscopios orbitando alrededor de la Tierra a 720 km de altitud según una órbita polar (que sobrevuela los polos). La experiencia está destinada a mostrar cómo la presencia de la Tierra y su movimiento de rotación arrastran y torcen el espacio-tiempo. (En el artículo del sitio dragg: arrastrar, warp: torcer).
Otras predicciones.
Frédéric Henry-Couannier es profesor de conferencias en la Universidad del Mediterráneo. Desde hace un año ha producido las siguientes publicaciones:
Publicación en una revista con comité de lectura: International Journal of Modern Physics A
[Partículas y Campos; Gravedad; Cosmología; Física Nuclear], Vol. 20, No. 11 (2005) 2341- 2345
Presentaciones en congresos internacionales: Sixth Alexander Friedmann International Seminar
on Gravitation and Cosmology 28 Junio - 3 Julio 2004 Cargèse Henry-Couannier frédéric Energías negativas en QFT y GR, el lado oscuro de la gravedad 5th Rencontres du Vietnam Física de Partículas y Astrofísica Hanoi Agosto 5 a Agosto 11 Henry-Couannier frédéric Energías negativas en QFT y GR, el lado oscuro de la gravedad GdR SUSY Julio 2004 Clermont-Ferrand Henry-Couannier frédéric Energías negativas en QFT y GR, el lado oscuro de la gravedad Albert Einstein Century Conference 18 a 22 Julio 2005 París Simetrías discretas y GR, el lado oscuro de la gravedad XVIII Spanish Relativity Meeting "A Century of Relativity Physics", 6-10 Sept. 2005, Oviedo, Spain, Simetrías discretas y GR, el lado oscuro de la gravedad Preprints posicionados en arxiv : : " Simetrías discretas y relatividad general : el lado oscuro de la gravedad
: " Energías negativas y reversión del tiempo en teoría cuántica de campos y relatividad general : el lado oscuro de la gravedad "
: " Energías negativas y un universo plano constantemente acelerado ".
Los artículos publicados por Frédéric Henry-Couannier abren muchas perspectivas. En el artículo destacado en rojo se encuentran predicciones, relacionadas con estas mediciones realizadas por la sonda gravity probe B, cuya análisis está en curso (la publicación de los resultados de observaciones realizadas durante un año está prevista inminente). Estas difieren significativamente de las que derivan de la Relatividad General.
Existe un principio fundamental de la Relatividad General, considerado como inquebrantable, que es el principio de equivalencia. Este postula que no existe ningún sistema de referencia privilegiado. Dicho de otro modo: las leyes de la física toman la misma forma en todos los sistemas de referencia. ¿Qué es un "sistema de referencia"? Es un sistema de referencia espacial y temporal vinculado a un observador dado. El principio de equivalencia supone que no hay observador privilegiado. Sin embargo, Frédéric Henry-Couannier cuestiona este pilar de la física, lo que equivale a pretender que existiría un "espacio absoluto" (llamado antaño "éter"). Esto equivale a ... dar la razón a Newton, contra Einstein, prediciendo efectos relacionados con el movimiento de los objetos respecto a este espacio absoluto.
¿Cuál podría ser este espacio absoluto que sería entonces "el espacio de la cosmología"? (el "cosmótomo", el lugar donde se encuentra el universo, diría Tirésias). En el universo no existe el vacío absoluto. Si considero un metro cúbico en el universo, lejos de toda estrella, de todo nube de materia interestelar o interestelar, una parte del universo donde, aparentemente, no habría "nada", en realidad está lleno de fotones que constituyen "la ceniza del Big Bang". Hagamos una experiencia (que en realidad se ha realizado). Tomemos un cilindro con un pistón. La junta pistón-cilindro es excelente. Tiro bruscamente del pistón de tal manera que, salvo el muy débil flujo de fuga de mi junta, puedo considerar que el volumen así liberado está "vacío". En realidad, se llena instantáneamente de fotones emitidos por las paredes. Si mi pared está a temperatura ordinaria, son fotones infrarrojos. Para que no haya fotones sería necesario que el cilindro esté al cero absoluto.
¿Cómo sabemos que es así? Porque si soltamos el pistón, no vuelve completamente al fondo del cilindro porque la "presión de radiación" se lo impide. Es ... física.
Para el universo es un poco similar. Aunque "no tenga paredes", contiene un "gas de fotones" correspondiente a una temperatura de 3 grados absolutos. (su longitud de onda es de 5 mm). Si un observador está inmóvil respecto a este inmenso nube de fotones, entonces estos "tendrán el mismo color" independientemente de la dirección en la que dirija su mirada. El universo le parecerá isotrópico. Por lo tanto, existe un sistema de referencia particular (la elección de un observador particular) respecto al cual el universo parece isotrópico. Por el contrario, si nos movemos respecto a este gas de fotones, siempre tendremos un rojamiento de los fotones en una dirección, por efecto Doppler y un azulamiento en la dirección opuesta. La Tierra se mueve a 300 km/s respecto a este "CMB" (Fondo Cósmico de Microondas).
La órbita de la sonda es polar. Se inscribe en un plano que es fijo. La Tierra gira sobre sí misma, respecto a este plano. El efecto gravitomagnético esperado deriva del arrastre "del espacio-tiempo" por la Tierra.
En la Relatividad General, el "efecto gravitomagnético de arrastre" (frame-dragging effect) está relacionado con el movimiento relativo de rotación de la Tierra respecto al instrumento de medición. Es el que se espera medir con gravity probe B. Frédéric Henry-Couannier nos predice que este efecto no será medido y nos dice que si un efecto es medido, éste será debido al movimiento del giroscopio-instrumento de medición respecto a un sistema de referencia privilegiado, como el del CMB.
Según la Relatividad General, el efecto de arrastre (dragging effect) medido se traducirá en una precesión del eje del giroscopio que se acentuará sin cesar con el tiempo. El efecto será del orden de unos centésimos de segundo de arco por año.
Si hay un "efecto de sistema de referencia privilegiado" ("efecto Henry-Couannier"), el fenómeno será periódico, con una amplitud de cuatro centésimos de segundo de arco (si el sistema de referencia privilegiado es el del CMB). Esta posición deriva de una revisión total de la Relatividad General.
18 de agosto de 2005. **Un correo electrónico de Frédéric Henry Couannier, quien desea aclarar su posición: **
Querido Jean-Pierre,
He leído la noticia que has publicado en tu sitio sobre el efecto gravitomagnético anormal que prediría mi modelo y quiero añadir algunas precisiones, mientras que pongo un bemoles a esta noticia, ya que el sector gravitomagnético en mi modelo no está completamente aclarado. Sólo en ciertos casos, por ejemplo si hay un único sistema de referencia privilegiado (el que el CMB está en reposo), estoy en desacuerdo con la Relatividad General. Por lo tanto, la prueba de Gravity Probe B será crucial en el sentido de que me permitirá aclarar el número de sistemas de referencia privilegiados y en qué volumen típico cada sistema de referencia es válido. Además, el giroscopio debe orbitar en una zona donde el sector de mi gravedad no local se aplique, lo que tampoco es evidente.
Mi convicción sigue siendo que el único test que puede excluir definitivamente este modelo en su estado actual es el parámetro Post-Post-Newtoniano de la solución estática. Sin embargo, "por diversión" hago la apuesta de un efecto gravitomagnético anormal en tu sitio, ya que existen muy pocos otros modelos teóricos que hagan tales predicciones y si la RG tuviera que ser puesta en entredicho, sería el Jackpot.
Pronto vulgarizaré en mi propio sitio estas ideas y sus sorprendentes consecuencias.
Atentamente,
Querido Jean-Pierre,
He leído la noticia que has publicado en tu sitio sobre el efecto gravitomagnético anormal que prediría mi modelo y quiero añadir algunas precisiones, mientras que pongo un bemoles a esta noticia, ya que el sector gravitomagnético en mi modelo no está completamente aclarado. Sólo en ciertos casos, por ejemplo si hay un único sistema de referencia privilegiado (el que el CMB está en reposo), estoy en desacuerdo con la Relatividad General. Por lo tanto, la prueba de Gravity Probe B será crucial en el sentido de que me permitirá aclarar el número de sistemas de referencia privilegiados y en qué volumen típico cada sistema de referencia es válido. Además, el giroscopio debe orbitar en una zona donde el sector de mi gravedad no local se aplique, lo que tampoco es evidente.
Mi convicción sigue siendo que el único test que puede excluir definitivamente este modelo en su estado actual es el parámetro Post-Post-Newtoniano de la solución estática. Sin embargo, "por diversión" hago la apuesta de un efecto gravitomagnético anormal en tu sitio, ya que existen muy pocos otros modelos teóricos que hagan tales predicciones y si la RG tuviera que ser puesta en entredicho, sería el Jackpot.
Pronto vulgarizaré en mi propio sitio estas ideas y sus sorprendentes consecuencias.
Atentamente,
Volver al Guía Volver a la página de inicio
**Número de consultas desde el 15 de agosto de 2005 ** :