L'effetto gravitomagnetico
sarà messo in evidenza?
15 agosto 2005
Frédéric Henry-Couannier ha ora un sito internet dove presenta e spiega i suoi lavori:
http://toronto.dess-res.univ-mrs.fr/sitefred
Fonti:
e
La sonda della NASA Gravity Probe B conclude la sua prima anno nello spazio
Cominciate col godervi lo spettacolo del lancio. Vi giuro, ci si potrebbe credere:
http://www.gravityprobeb.com/movies/launch01.mov
La Relatività Generale presenta un aspetto abbastanza particolare, che può essere individuato ad esempio nella "metrica di Kerr", utilizzata per descrivere oggetti massivi in rotazione. Quando l'oggetto possiede una massa molto grande si manifesta un fenomeno chiamato "frame-dragging", letteralmente "trascinamento del sistema di coordinate". Che cosa significa? Immaginate un sistema composto da due masse collegate da una molla. Potrete allungare questa molla in due modi:
-
Mettendo il sistema in rotazione. In questo caso si manifesterebbe la forza centrifuga.
-
"Metteno in rotazione lo spazio".
Si scopre che già prima dell'arrivo della teoria della Relatività Generale, le persone si sono poste queste domande. Newton partì postulando l'esistenza di uno spazio assoluto, indipendente da ogni contenuto. Fu 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 moto dell'acqua deve essere considerato per osservare gli effetti) fosse localmente "determinato dal suo contenuto materiale" (inverso rispetto a Newton). Mach sosteneva che se si fosse chiuso un sistema composto da due masse legate da una molla in una conchiglia molto massiccia e si fosse messa questa in rapida rotazione, si sarebbe manifestata una "forza centrifuga", non perché si faccia ruotare le masse, ma perché si fa "ruotare lo spazio in cui esse sono immerse". Nel 1896 incoraggiò i fratelli Friedländer a fare questa esperienza, che però non diede risultati convincenti.
Si scopre che oggi gli sperimentatori stanno riprendendo in esame questa domanda sul legame tra spazio e materia. Consideriamo una stella di neutroni sottocritica (cioè dotata di massa inferiore a 2,5 masse solari), oggetto che osserviamo (i "pulsar"). Nel suo immediato intorno lo spazio-tempo può essere descritto dalla "metrica di Kerr", così come la "metrica di Schwarzschild" descrive lo spazio-tempo intorno a un oggetto non rotante. L'analisi di questa soluzione di Kerr dell'equazione di Einstein conduce a conclusioni abbastanza singolari. Ad esempio: se si considera un'orbita circolare attorno 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 opposto! Ancora una volta si considera che tutto avviene come se l'oggetto "trascinasse lo spazio-tempo con sé". A questo fenomeno si è dato il nome di "frame-dragging".
Ciò che vale per una stella di neutroni dovrebbe valere, nella Relatività Generale, per qualsiasi massa in rotazione, compresa la Terra stessa, con la differenza che gli effetti sono allora infinitesimali. Fino a oggi sarebbe stato impossibile misurarli, ma da una data molto recente si è trovato il modo di metterli in evidenza, ed è stato proprio questo il motivo del lancio della sonda "Gravity Probe B". A questi fenomeni si dà il nome di "gravitomagnetici", e ciò corrisponde a una semplice analogia. Una carica elettrica in movimento genera un effetto magnetico (un campo magnetico). Si è deciso di affermare, nella Relatività Generale, che una massa in movimento deve generare un effetto gravitomagnetico (che si tradurrebbe in una modifica del campo gravitazionale).
La missione, messa in atto dalla NASA con il contributo dell'Università di Stanford, ha la precisione necessaria per mettere in evidenza gli effetti predetti dalla Relatività Generale, che si tradurrebbero in una minima variazione dell'asse di rotazione di giroscopi orbitanti attorno alla Terra a 720 km di altezza secondo un'orbita polare (che sorvola i poli). L'esperimento è destinato a dimostrare come la presenza della Terra e il suo moto di rotazione trascinino e deformino lo spazio-tempo. (Nell'articolo del sito dragg: trascinare, warp: deformare).
Altre previsioni.
Frédéric Henry-Couannier è professore associato all'Università della Mediterranea. Da un anno ha prodotto le seguenti pubblicazioni:
Pubblicazione su 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:
Sesto Seminario Internazionale Alexander Friedmann sulla Gravità e Cosmologia 28 giugno - 3 luglio 2004 Cargèse
Henry-Couannier Frédéric
Energie negative nella QFT e nella RG, il lato oscuro della gravità
5° Incontri del Vietnam di Fisica delle Particelle e Astrofisica
Hanoi 5-11 agosto
Henry-Couannier Frédéric
Energie negative nella QFT e nella RG, il lato oscuro della gravità
GdR SUSY
Luglio 2004 Clermont-Ferrand
Henry-Couannier Frédéric
Energie negative nella QFT e nella RG, il lato oscuro della gravità
Conferenza del Centenario di Albert Einstein
18-22 luglio 2005 Parigi
Simmetrie discrete e RG, il lato oscuro della gravità
XVIII Incontro Spagnolo sulla Relatività "Un secolo di Fisica Relativistica", 6-10 settembre 2005, Oviedo, Spagna
Simmetrie discrete e RG, il lato oscuro della gravità
Preprint pubblicati su arXiv:
gr-qc/0410055
: "Simmetrie discrete e relatività generale: il lato oscuro della gravità".
gr-qc/0404110
: "Energie negative e inversione temporale nella teoria quantistica dei campi e nella relatività generale: il lato oscuro della gravità"
gr-qc/0507065
: "Energie negative e un universo piatto in continuo accelerazione".
Gli articoli pubblicati da Frédéric Henry-Couannier aprono numerose prospettive. Nell'articolo evidenziato in rosso si trovano delle previsioni legate alle misurazioni effettuate dalla sonda Gravity Probe B, la cui analisi è in corso (la pubblicazione dei risultati delle osservazioni effettuate da un anno è prevista imminente). Queste differiscono sensibilmente da quelle derivate dalla Relatività Generale.
Esiste un principio fondamentale della Relatività Generale, considerato intoccabile, il principio di equivalenza. Esso afferma che non esiste alcun riferimento privilegiato. In altre parole: le leggi della fisica assumono la stessa forma in tutti i riferimenti. Che cos'è un "riferimento"? È un sistema di riferimento spaziale e temporale legato a un osservatore dato. Il principio di equivalenza presuppone che non esista un osservatore privilegiato. Ora, Frédéric Henry-Couannier contesta questo pilastro della fisica, il che equivale a sostenere che esisterebbe uno "spazio assoluto" (chiamato un tempo "etere"). Ciò equivale a... dare ragione a Newton contro Einstein, prevedendo effetti legati al moto degli oggetti rispetto a questo spazio assoluto.
Che potrebbe essere questo spazio assoluto che sarebbe allora "lo spazio della cosmologia"? (il "cosmotopo", il luogo dove si trova l'universo, direbbe Tirésias). Nell'universo il vuoto assoluto non esiste...