Effetto gravitomagnetico. Lavori di Frédéric Henry-Couannier, Marsiglia
L'effetto gravitomagnetico sarà rilevato?
15 agosto 2005
**Frédéric Henry-Couannier ora ha un sito web dove presenta e spiega i suoi lavori: **
http://toronto.dess-res.univ-mrs.fr/sitefred
Fonti: http://einstein.stanford.edu e http://www.gravityprobeb.com
La sonda della NASA Gravity Probe B completa la sua prima anno nello spazio
Inizia con il goderti lo spettacolo del lancio del dispositivo. Ti giuro, ti sembrerà di essere lì:
http://www.gravityprobeb.com/movies/launch01.mov
La Relatività Generale presenta un aspetto abbastanza particolare, che può essere ad esempio rilevato nella "metrica di Kerr", che viene utilizzata per descrivere gli oggetti massicci in rotazione. Quando l'oggetto ha una massa molto importante appare un fenomeno chiamato "frame-dragging", letteralmente "trascinamento del sistema di coordinate". Cosa significa questo? Immagina di mettere un sistema formato da due masse collegate da una molla. Si può allungare questa molla in due modi:
-
Mettendo in rotazione questo sistema. La forza centrifuga si manifesterà allora.
-
"Metteno in rotazione lo spazio".
Si scopre che le persone si sono poste queste domande prima che apparisse la teoria della relatività generale. Newton iniziò a postulare l'esistenza di uno spazio assoluto, indipendentemente da qualsiasi contenuto. È la sua celebre esperienza del secchio (descritta nel mio fumetto Cosmic Story).
Più tardi il filosofo Mach (1883) suggerì che lo spazio (il "riferimento inerziale, rispetto al quale il movimento dell'acqua deve essere considerato per avere gli effetti osservati") fosse localmente "determinato dal suo contenuto in materia" (inversione della posizione di Newton). Mach sosteneva che se si chiudesse un sistema formato da due masse collegate da una molla in una guscio molto massiccio e si mettesse in rotazione, una "forza centrifuga" si manifesterebbe, non perché si fa girare quelle masse ma perché si fa "girare lo spazio in cui sono immerse". Lo incoraggiò nel 1896 i fratelli Friedländer a fare questa esperienza, che non diede risultati significativi.
Si scopre che, oggi, gli sperimentatori rielaborano questa domanda sul legame tra spazio e materia. Consideriamo una stella neutronica sottocritica (cioè dotata di una massa inferiore a 2,5 masse solari), oggetto che osserviamo (i "pulsar"). Nell'ambiente immediato, lo spazio-tempo può essere descritto dalla "metrica di Kerr", come la "metrica di Schwarzschild" descrive lo spazio-tempo intorno a un oggetto che non gira. L'analisi di questa soluzione di Kerr delle equazioni di Einstein conduce a conclusioni abbastanza strane. Ad esempio: se si considera un'orbita circolare intorno all'oggetto, con lo stesso asse di rotazione, la velocità della luce non avrà lo stesso valore a seconda che si segua l'oggetto nella sua rotazione o si si muova in senso contrario! Ancora una volta, si considera che tutto sembri che l'oggetto "trascini lo spazio-tempo con sé". A questo fenomeno si è dato il nome di "frame-dragging".
Ciò che è valido per una stella neutronica dovrebbe valere, in Relatività Generale, per qualsiasi massa in rotazione, compresa la Terra stessa, con la differenza che gli effetti sono allora minimi. Fino ad ora sarebbe stato impossibile misurarli, ma da una data molto recente si è trovato il modo di evidenziarli e questo è stato il motivo del lancio della sonda "Gravity Probe B". A questi fenomeni si dà il nome di "gravitomagnetici", e questo corrisponde a una semplice analogia. Una carica elettrica in movimento crea un effetto magnetico (un campo magnetico). Si è deciso di dire, in Relatività Generale, che una massa in movimento deve creare un effetto gravitomagnetico (che si tradurrà in una modifica del campo gravitazionale).
La manipolazione, messa in atto dalla NASA, con il contributo dell'Università di Stanford, ha la precisione necessaria per poter evidenziare gli effetti predetti dalla Relatività Generale, che si tradurrebbero in una piccola variazione dell'asse di rotazione di giroscopi orbitanti intorno alla Terra a 720 km di altezza su un'orbita polare (che passa sopra i poli). L'esperimento è destinato a mostrare come la presenza della Terra e il suo movimento di rotazione trascinino e deformino lo spazio-tempo. (Nell'articolo del sito dragg: trascinare, warp: deformare).
Altre previsioni.
Frédéric Henry-Couannier è professore all'Università del Mediterraneo. Da un anno ha prodotto le seguenti pubblicazioni:
Pubblicazione su una rivista con comitato di lettura: International Journal of Modern Physics A
[Particelle e Campi; Gravità; Cosmologia; Fisica Nucleare], Vol. 20, No. 11 (2005) 2341- 2345
Presentazioni in convegni internazionali: Sixth Alexander Friedmann International Seminar
on Gravitation and Cosmology 28 Giugno - 3 Luglio 2004 Cargèse Henry-Couannier frédéric Negative
energies in QFT and GR, the dark side of gravity 5th Rencontres du Vietnam Particle Physics and
Astrophysics Hanoi August 5 to August 11 Henry-Couannier frédéric Negative energies in QFT and
GR, the dark side of gravity GdR SUSY Luglio 2004 Clermont-Ferrand Henry-Couannier frédéric
Negative energies in QFT and GR, the dark side of gravity Albert Einstein Century Conference 18 to
22 July 2005 Paris Discrete symmetries and GR, the dark side of gravity XVIII Spanish Relativity
Meeting "A Century of Relativity Physics", 6-10 Sept. 2005, Oviedo, Spain, Discrete symmetries and
GR, the dark side of gravity Preprints posizionati su arxiv : : " Discrete
symmetries and general relativity : the dark side of gravity
: " Negatives energies and time-reveral in quantum field theory and General relativity : the dark side of gravity "
: " Negative energies and a constantly accelerating flat universe".
Gli articoli pubblicati da Frédéric Henry-Couannier aprono molte prospettive. Nell'articolo evidenziato in rosso si trovano delle previsioni, legate a queste misure effettuate dalla sonda gravity probe B, la cui analisi è in corso (la pubblicazione dei risultati delle osservazioni effettuate da un anno è in pratica imminente). Queste differiscono sensibilmente da quelle che derivano dalla Relatività Generale.
Esiste un principio fondamentale della Relatività Generale, considerato intangibile, che è il principio di equivalenza. Questo postula che non esiste alcun riferimento privilegiato. In altre parole: le leggi della fisica hanno la stessa forma in tutti i riferimenti. Cosa è un "riferimento"? È un sistema di riferimento spaziale e temporale legato a un osservatore dato. Il principio di equivalenza presuppone che non esista alcun osservatore privilegiato. Tuttavia Frédéric Henry-Couannier contesta questo pilastro della fisica, il che equivale a dire che esisterebbe uno "spazio assoluto" (chiamato un tempo "etere"). Questo equivale a... dare ragione a Newton, contro Einstein, prevedendo effetti legati al movimento degli oggetti rispetto a questo spazio assoluto.
Qual potrebbe essere questo spazio assoluto che sarebbe allora "lo spazio della cosmologia"? (il "cosmotopo", l'ubicazione dove si trova l'universo, direbbe Tirésias). Nell'universo non esiste il vuoto assoluto. Se considero un metro cubo nell'universo, lontano da ogni stella, da ogni nube di materia interstellare o intergalattica, una parte dell'universo dove, apparentemente, non ci sarebbe "niente", è in realtà pieno di fotoni che costituiscono "la cenere del Big Bang". Facciamo un esperimento (che è stato realmente effettuato). Prendiamo un cilindro con un pistone. Il sigillo pistone-cilindro è ottimo. Tiro bruscamente il pistone in modo che, a parte il molto debole flusso di perdita del mio sigillo, posso considerare che il volume così liberato sia "vuoto". In realtà, si riempie istantaneamente di fotoni emessi dalle pareti. Se la mia parete è a temperatura ambiente, sono fotoni infrarossi. Per non avere fotoni, il cilindro dovrebbe essere al zero assoluto.
Come si sa che è così? Perché se lascio andare il pistone non torna completamente in fondo al cilindro perché la "pressione di radiazione" vi si oppone. È... fisica.
Per l'universo è un po' simile. Anche se "non ha pareti", contiene un "gas di fotoni" corrispondente a una temperatura di 3 gradi assoluti. (la loro lunghezza d'onda è di 5 mm). Se un osservatore è fermo rispetto a questo immenso gas di fotoni, questi "avranno la stessa colorazione" qualunque sia la direzione in cui dirige lo sguardo. L'universo sembrerà isotropo. Esiste quindi un riferimento particolare (la scelta di un osservatore particolare) rispetto al quale l'universo appare isotropo. Inversamente, se ci si muove rispetto a questo gas di fotoni, si avrà sempre un arrossamento dei fotoni in una direzione, per effetto Doppler e un bluimento nella direzione opposta. La Terra si muove a 300 km/s rispetto a questo "CMB" (Cosmic Microwave Background).
L'orbita della sonda è polare. È inclusa in un piano che è fisso. La Terra gira su se stessa, rispetto a questo piano. L'effetto gravitomagnetico atteso deriva dal trascinamento "dello spazio-tempo" da parte della Terra.
In Relatività Generale "l'effetto gravitomagnetico di trascinamento" (frame-dragging effect) è legato al movimento relativo di rotazione della Terra rispetto all'apparecchio di misura. È quello che ci si aspetta di misurare con gravity probe B. Frédéric Henry-Couannier ci predice che questo effetto non sarà misurato e ci dice che se un effetto è misurato, sarà dovuto al movimento del giroscopio-strumento di misura rispetto a un riferimento privilegiato, come quello del CMB.
Secondo la Relatività Generale l'effetto di trascinamento (dragging effect) misurato si tradurrà in una precessione dell'asse del giroscopio che si intensificherà continuamente nel tempo. L'effetto sarà dell'ordine di pochi centesimi di secondo d'arco all'anno.
Se c'è un "effetto di riferimento privilegiato" ("effetto Henry-Couannier") il fenomeno sarà periodico, con un'ampiezza di quattro centesimi di secondo d'arco (se il riferimento privilegiato è quello del CMB). Questa posizione deriva da una riscrittura totale della Relatività Generale.
18 agosto 2005. **Una mail di Frédéric Henry Couannier, che desidera chiarire la sua posizione: **
Caro Jean-Pierre,
Ho letto l'annuncio che hai fatto nel tuo sito sull'effetto gravitomagnetico anomalo che prevederebbe il mio modello e vorrei aggiungere alcune precisazioni, mettendo però un freno a questa annuncio, poiché il settore gravitomagnetico nel mio modello non è completamente chiarito. È solo in alcuni casi, ad esempio se c'è un unico riferimento privilegiato (quello in cui il CMB è a riposo), che sono in disaccordo con la Relatività Generale. Di conseguenza, il test di Gravity Probe B sarà cruciale nel senso che mi permetterà di chiarire il numero di riferimenti privilegiati e in quale volume tipico ciascun riferimento è valido. Inoltre, è necessario che il giroscopio orbiti in una zona in cui il settore della mia gravità non locale si applica, il che non è nemmeno ovvio.
La mia convinzione rimane che l'unico test che possa escludere definitivamente questo modello in questo stato è quello del parametro Post-Post-Newtoniano della soluzione statica. Tento però "per divertimento" la scommessa di un effetto gravitomagnetico anomalo nel tuo sito, poiché esistono pochissimi altri modelli teorici che fanno tali previsioni e se la RG dovesse essere messa in discussione, sarebbe il Jackpot.
Vorrò presto divulgare queste idee e le loro sorprendenti conseguenze nel mio sito.
Cordiali saluti,
Caro Jean-Pierre,
Ho letto l'annuncio che hai fatto nel tuo sito sull'effetto gravitomagnetico anomalo che prevederebbe il mio modello e vorrei aggiungere alcune precisazioni, mettendo però un freno a questa annuncio, poiché il settore gravitomagnetico nel mio modello non è completamente chiarito. È solo in alcuni casi, ad esempio se c'è un unico riferimento privilegiato (quello in cui il CMB è a riposo), che sono in disaccordo con la Relatività Generale. Di conseguenza, il test di Gravity Probe B sarà cruciale nel senso che mi permetterà di chiarire il numero di riferimenti privilegiati e in quale volume tipico ciascun riferimento è valido. Inoltre, è necessario che il giroscopio orbiti in una zona in cui il settore della mia gravità non locale si applica, il che non è nemmeno ovvio.
La mia convinzione rimane che l'unico test che possa escludere definitivamente questo modello in questo stato è quello del parametro Post-Post-Newtoniano della soluzione statica. Tento però "per divertimento" la scommessa di un effetto gravitomagnetico anomalo nel tuo sito, poiché esistono pochissimi altri modelli teorici che fanno tali previsioni e se la RG dovesse essere messa in discussione, sarebbe il Jackpot.
Vorrò presto divulgare queste idee e le loro sorprendenti conseguenze nel mio sito.
Cordiali saluti,
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**Numero di consultazioni dal 15 agosto 2005 ** :