Documento senza titolo

Il 5 ottobre 1998 la rivista Physical Review Letters ha pubblicato, nel suo fascicolo 81, un articolo intitolato:

Indication, from Pioneer 10/11, Galileo, and Ulysses Data, of an Apparent Anomalous, Weak, Long-Range Acceleration.

John D. Anderson, Philip A. Laing, Eunice L. Lau, Anthony S. Liu, Michael Martin Nieto e Slava G. Tuyshev

.....Riferimento: numeri PACS: 04.80.-y, 95, Eg, 95.55.Pe

.....Segue l'abstract, prima in inglese, poi la sua traduzione in francese:

Pioneer X

.....Segue un riassunto dell'articolo con alcuni estratti.

....L'esplorazione dei pianeti lontani è iniziata nel '72 con il lancio di Pioneer 10, seguito da Pioneer 11 nel '73. Dopo aver subito un effetto fionda incrociando Giove e Saturno, le due sonde hanno preso traiettorie iperboliche che le fanno quindi uscire dal sistema solare. Benché Pioneer 10 trasmetta sempre segnali, la NASA ha ufficialmente posto fine a questa missione il 31 marzo 1997, quando la sonda era a una distanza di 67 unità astronomiche dal Sole. Il sistema radio di Pioneer 11, quanto a sé, si è messo fuori servizio il primo ottobre 1990, quando questa seconda sonda era a 30 unità astronomiche dal Sole. Comunque sia, a causa della loro eccellente stabilizzazione per rotazione, queste sonde sono ottimi apparecchi per studi dinamici. Misure di accelerazione (in effetti di decelerazione) possono essere effettuate, scaglionando le misure su cinque giorni, che conducono a una precisione di valutazione di ~ 10-10 cm/s2. Si sono quindi analizzate le traiettorie di questi due mezzi al JPL (Jet Propulsion Laboratory, nel dipartimento DSN (Deep Space Network). In questo tipo di analisi si è ovviamente tenuto conto delle perturbazioni dovute ai pianeti, della pressione di radiazione, dell'effetto del mezzo interplanetario, degli effetti di Relatività Generale. Insomma, tutte le precauzioni sono state prese per ottenere un risultato di analisi che elimini tutte le cause note di variazioni rispetto a una semplice traiettoria kepleriana. A partire dal 1980, quando l'effetto della pressione di radiazione (che decresce in r-2) ha potuto essere trascurato, il quale induceva, a 20 unità astronomiche di distanza, un'accelerazione inferiore a 5 x 10-8 cm/s2, le analisi hanno fatto stato di una componente anomala di decelerazione, di una "accelerazione diretta verso il Sole" (per riprendere il termine usato nell'articolo) il cui valore tipo era: (8 � 3) 10-8 cm/s2. Abbiamo allora considerato che questo effetto potesse essere dovuto:

• al campo di gravità della cintura di Kuiper
• al campo di gravità della galassia
• agli errori nelle effemeridi
• agli errori tipo nella valutazione della posizione della Terra
• ai fenomeni di precessione e di nutazione.

....Ma nessuna di queste "forze" riusciva a giustificare un tale effetto: mancavano tre ordini di grandezza. Si è poi immaginato che il fenomeno potesse essere dovuto al calo di potenza dei generatori di elettricità, al plutonio. Ma questa causa fu eliminata, poiché se fosse stato così, il fenomeno sarebbe variato nel tempo in funzione del calo di potenza di queste fonti di elettricità di bordo. Siamo così stati condotti alla conclusione che le sonde subivano un'accelerazione diretta verso il Sole di:

....- ( 8.09 � 0.20 ) 10-8 cm/s2 per Pioneer 10
....- ( 8.56 � 0.15 ) 10-8 cm/s2 per Pioneer 11

....Questi valori non si modificarono, a un livello di sensibilità di 2 10-8 cm/s2 in una gamma di distanza che va da 40 a 60 unità astronomiche. Abbiamo allora pensato all'effetto di una forza di trascinamento, di un'azione della viscosità del mezzo ambiente, proporzionale alla velocità delle sonde. Ma ciò non era granché credibile nella misura in cui le traiettorie di queste due sonde sono abbastanza diverse da una traiettoria radiale, rispetto al Sole.

...Abbiamo allora esteso le nostre analisi ad altre due sonde: Galileo e la sonda Ulysses, la cui traiettoria si situa al di fuori del piano dell'eclittica. Enormi quantità di dati erano disponibili, concernenti le misure per effetto Doppler. Apparve rapidamente impossibile estrarre qualsiasi cosa dai dati legati alla sonda Galileo, dato l'effetto non trascurabile della pressione di radiazione, legata al Sole. Invece l'analisi dei dati concernenti Ulysses ha rivelato un'accelerazione di origine sconosciuta, sempre diretta verso il Sole, del valore di:

...- ( 12 � 3 ) 10-8 cm/s2

...Ritrovando lo stesso fenomeno con questo terzo mezzo, abbiamo allora pensato che potesse trattarsi di un errore legato al codice utilizzato. Abbiamo quindi cambiato strumento di analisi usando il CHASMP (Compact High Accuracy Motion Program): nessun cambiamento. Siamo stati portati a considerare che gli orologi atomici potessero "derivare nel tempo" o anche dare valori differenti in differenti punti della Terra (...).

...Ciò premesso, si è ritrovato per Galileo lo stesso fenomeno ( 8 � 3 ) 10-8 cm/s2: ma la vicinanza del Sole faceva sì che allora questo valore fosse praticamente uguale a quello derivante dall'effetto della pressione di radiazione (che poteva invece essere totalmente trascurata da Pioneer 10, Pioneer 11 e Ulysses).

...Si è poi pensato a una qualche interazione sconosciuta tra i fotoni provenienti dalle onde e il vento solare (...). Le discussioni hanno poi riguardato future missioni come "Pluto Express" e "Solar Probe".

..Ci siamo chiesti se questo effetto non potesse essere imputabile alla presenza di materia oscura nel sistema solare, ma questo tipo di interpretazione implicava la presenza di una quantità di materia oscura superiore a 3 10-4 masse solari. Ma ciò contraddirebbe allora l'affidabilità delle precisioni delle effemeridi, fondate sulla massa visibile. Si sa che una massa parassita di due ordini di grandezza inferiore basterebbe a creare perturbazioni osservabili, anche per oggetti lontani come Urano. La pista della materia oscura dovette quindi essere abbandonata, come pure l'ipotesi di uno sciame di "neutrini massivi".

..Si è allora considerato di modificare il potenziale di gravità tenendo conto dell'aggiunta di una forza di Yukawa. Il riferimento è:

..M.M Nieto and T Goldman, Phys. Rev. Rep. 205, 221 (1991); 216, 343 (1992).

..Il potenziale gravitazionale diventa allora:

l è il raggio d'azione di questa nuova forza. Questo tipo di modello conduce a un'accelerazione costante:

dove a1 è l'accelerazione Newtoniana alla distanza r1 = una unità astronomica. Abbiamo anche considerato altri modelli in cui la legge di Newton è modificata. Ciò premesso, questa modificazione della legge di Newton dovrebbe allora avere un'influenza sulle orbite dei pianeti del sistema solare. Per pianeti come Marte sonde di tipo Viking sono in grado di rilevare variazioni sui parametri orbitali dell'ordine di cento metri. Combinando gli effetti che subirebbero sia Marte sia la Terra, la precisione della misura sarebbe allora di 150 metri. Ora:

The Pioneer effect is not seen.... a large error here would cause inconsistencies withe the overall planetary ephemeris.

Traduzione: "Non si ritrova l'effetto Pioneer.... un errore così importante sarebbe in disaccordo con i dati delle effemeridi".

...La conseguenza: se questa modificazione della legge di Newton avesse un effetto sulle traiettorie di Marte e della Terra (quindi avesse pretesa di universalità) i vincoli apportati dalla precisione delle misure di Viking fanno sì che l'effetto dovrebbe essere inferiore a 0.1 10-8 cm/s2.

..*.*Consequently, if the anomalous radial acceleration acting on spinning spacecraft is gravitational in origin, it is not universal. That is, it must affect bodies in the 1000 kg range more than bodies of planetary size by a factort 100 or more. This would be a strange violation of the Equivalence Principle.

Traduzione: Di conseguenza, se l'accelerazione radiale anomala messa in evidenza per le sonde rotanti su se stesse avesse un'origine gravitazionale, l'effetto non corrisponderebbe a una nuova legge universale. Infatti ciò significherebbe che questo effetto si rivelerebbe più importante per oggetti la cui massa è dell'ordine di una tonnellata che per oggetti massivi come i pianeti, e ciò di un fattore cento.

...Di passaggio, notiamo che i dati di Viking sono stati analizzati ugualmente con un secondo codice (CHASMP), già evocato più sopra.

...La conclusione dell'articolo: la causa dell'effetto resta per il momento un completo mistero. Certo, si ha allora voglia di chiedersi se un tale effetto, debole del resto benché perfettamente misurabile, non potrebbe essere dovuto all'effetto repulsivo di un ambiente di materia gemella, la quale tende, a tutte le scale, a infiltrarsi ovunque la materia è assente. Secondo il mio modello, il "vuoto interstellare" conterrebbe (nell'universo adiacente rispetto al nostro) una densità di materia gemella ben superiore alla densità di una materia divenuta molto rarefatta. Uno studio sistematico, una modellizzazione, delle simulazioni al computer costituirebbero un bellissimo soggetto di tesi. Ahimè il povero tesista che si avventurasse in tali acque vedrebbe la sua carriera di ricercatore immediatamente obliterata, definitivamente.

Rémy Chauvin è l'autore di una frase che servirà da conclusione:

...Quando si vuole intraprendere qualcosa si ha immediatamente contro di sé:

...........- Le persone che fanno la stessa cosa

...........- Quelli che fanno il contrario

...........- Quelli che non fanno nulla.

Una osservazione di passaggio: Si potrebbe pensare (dettaglio che non è stato citato nell'articolo) che questo effetto di accelerazione anomala possa essere collegato a un "effetto di costante cosmologica". Ma, poiché l'effetto constatato gioca nel senso di una decelerazione, si dovrebbe allora parlare di "potere attrattivo del vuoto". D'altra parte questo effetto dovrebbe crescere con la distanza. Ora le sonde Pioneer, o almeno una di esse, sono a circa 60 unità astronomiche, cioè a 1013 metri dal Sole. Situando l'orbita (media) di Plutone a cinque miliardi di km, ossia 5 1012 metri, si vede che queste sonde, la più vecchia delle quali è stata lanciata nel '72, si situano a due volte il diametro del sistema solare. Invece la sonda Ulysses, che scala il cosmo al di fuori del piano dell'eclittica, sale solo a trecento milioni di km, cioè un decimo dell'orbita di Urano, o un sesto dell'orbita di Plutone. Ulysses è quindi molto più vicina al Sole. Ora l'anomalia di accelerazione constatata per Ulysses è di 12 10-8 cm/s2, ossia 1,4 volte più importante delle anomalie rilevate per le sonde Pioneer. Ciò sembra quindi escludere a priori la pista "costante cosmologica".

...Che dire di un effetto che sarebbe legato a un ambiente di materia gemella repulsiva? In questa ottica, dato che materia e materia gemella si respingono, là dove l'una domina, l'altra è assente, e viceversa. Nello schema che ho indicato grossi conglomerati di materia gemella si situerebbero al centro dei "grandi vuoti" che costituiscono la struttura su grande scala dell'universo (VLS). La materia si disporrebbe allora in prossimità di strutture che evocano "bolle di sapone giustapposte", essendo gli ammassi di galassie i punti di giunzione di tre falde. In queste "placche": le galassie, immerse in un ambiente di materia gemella calda, strutturata come una sorta di groviera, essendo le galassie annidate nelle lacune. Ma tutto ciò resta schematico. La materia gemella tende a infiltrarsi ovunque può. Una galassia non è una distribuzione uniforme di materia. Rispetto alle popolazioni stellari, sono minuscoli granelli di materia che popolano immensi vuoti. In questi vuoti, nuvole di gas interstellare, certo. Ma la materia non è onnipresente. Là dove essa si trova allo stato rarefatto, la materia gemella si infiltra. Si può quindi immaginare che lo spazio interstellare possa contenere materia gemella, a bassa densità. Questa apporta allora un contributo al "confinamento" del sistema, ma minimo. Il sistema solare, rispetto alla gravitazione, può al primo ordine essere figurato da una massa puntiforme: quella del Sole, ossia 2 1030 chili. Rispetto a questa massa, i pianeti non sono che piccoli oggetti perturbatori. Di conseguenza, se distribuzione di materia gemella vi è, questa avrebbe, al primo ordine, una distribuzione possedente una simmetria quasi sferica. Tra le stelle, lontano dal Sole, questa materia gemella avrebbe una densità r* quasi costante, che calerebbe quando ci si avvicina al Sole. È questa lacuna che, avendo un effetto confinante, frenerebbe le sonde spaziali. Bisognerebbe valutare questa distribuzione con l'aiuto di simulazioni numeriche e vedere allora se una tale interpretazione sarebbe compatibile con la precisione delle effemeridi.

Contatore inizializzato il 12 dicembre 2001. Numero di consultazioni: