De gravitomagnetische effect
zal dit worden waargenomen?
15 augustus 2005
Frédéric Henry-Couannier heeft nu een website waarop hij zijn werk presenteert en uitlegt:
http://toronto.dess-res.univ-mrs.fr/sitefred
Bronnen
:
en
De NASA-sonde Gravity Probe B maakt de eerste jaar in de ruimte af
Begin met het genieten van het spectacle van de lancering van het apparaat. Ik zweer je, het lijkt alsof je er middenin zit:
http://www.gravityprobeb.com/movies/launch01.mov
De Algemene Relativiteitstheorie heeft een vrij bijzonder aspect, dat bijvoorbeeld kan worden waargenomen in de "Kerr-metriek", die wordt gebruikt om massieve objecten in rotatie te beschrijven. Wanneer het object een zeer grote massa heeft, treedt er een fenomeen op dat "frame-dragging" wordt genoemd, letterlijk "het meevoeren van het coördinatensysteem". Wat betekent dat? Stel je voor dat je een systeem bestaande uit twee massa's, verbonden door een veer, neerzet. Je kunt deze veer op twee manieren uitrekken:
-
Door dit systeem in rotatie te brengen. De centrifugaalkracht zal dan optreden.
-
Door "de ruimte in rotatie te brengen".
Het is interessant dat mensen deze vragen al stelden, zelfs voordat de Algemene Relativiteitstheorie verscheen. Newton stelde eerst de bestaans van een "absoluut ruimte" voor, onafhankelijk van elk inhoud. Dat is zijn beroemde pootje-experiment (beschreven in mijn strip Cosmic Story).
Later stelde de filosoof Mach (1883) voor dat de ruimte (het "inertiaal referentiestelsel, waaraan de beweging van het water moet worden beschouwd om de waargenomen effecten te verkrijgen") lokaal "bepaald wordt door zijn materie-inhoud" (de omgekeerde positie van Newton). Mach beweerde dat als je een systeem bestaande uit twee massa's, verbonden door een veer, in een zware schaal plaatste en die snel in rotatie bracht, er een "centrifugaalkracht" zou optreden, niet omdat je die massa's in beweging brengt, maar omdat je de "ruimte waarin deze massa's zijn geplaatst" in beweging brengt. In 1896 moedigde hij de broers Friedländer aan deze proef uit te voeren, die geen overtuigende resultaten opleverde.
Het is interessant dat vandaag de dag experimentatoren deze vraag over het verband tussen ruimte en materie opnieuw op tafel leggen. Beschouw een sub-kritische neutronenster (dus met een massa lager dan 2,5 zonmassa's), een object dat we waarnemen (de "pulsars"). In de directe omgeving van deze ster kan de ruimte-tijd worden beschreven door de "Kerr-metriek", net zoals de "Schwarzschild-metriek" de ruimte-tijd rond een object dat niet roteert beschrijft. De analyse van deze oplossing van de Einstein-vergelijking leidt tot enige bijzondere conclusies. Bijvoorbeeld: als je een cirkelbaan rond het object beschouwt, met dezelfde rotatie-as als het object, zal de snelheid van het licht niet dezelfde waarde hebben, afhankelijk van of je het object in zijn rotatie volgt of juist in tegengestelde richting beweegt! Opnieuw lijkt het alsof het object de ruimte-tijd meevoert. Dit fenomeen kreeg de naam "frame-dragging".
Wat geldt voor een neutronenster, geldt in de Algemene Relativiteitstheorie ook voor elke roterende massa, inclusief de Aarde zelf, met het verschil dat de effecten dan zeer klein zijn. Tot nu toe zou het onmogelijk zijn geweest om deze te meten, maar sinds kort is er een manier gevonden om deze effecten waar te nemen, en dat was de reden voor de lancering van de sonde "Gravity Probe B". Deze fenomenen worden "gravitomagnetisch" genoemd, en dit komt overeen met een
eenvoudige
analogie
. Een elektrische lading in beweging creëert een
magnetisch
effect (een magnetisch veld).
In de Algemene Relativiteitstheorie is besloten dat een massa in beweging een
gravitomagnetisch
effect moet creëren (wat zal resulteren in een verandering van het zwaartekrachtveld).
De experimenten van de NASA, met medewerking van de universiteit van Stanford, hebben de vereiste precisie om de voorspelde effecten van de Algemene Relativiteitstheorie waar te nemen, die zich zouden vertalen in een zeer kleine verandering van de rotatieas van gyroscoop die om de Aarde draait op 720 km hoogte in een polaire baan (die de polen passeert). Het experiment is bedoeld om te laten zien hoe de aanwezigheid van de Aarde en haar rotatie de ruimte-tijd meevoeren en vervormen. (In het artikel op de site dragg: "entrainer", warp: "vervormen").
Andere voorspellingen.
Frédéric Henry-Couannier is hoogleraar aan de Universiteit van de Middellandse Zee. De afgelopen jaar heeft hij de volgende publicaties geproduceerd:
Publicatie in een tijdschrift met peer review
:
International Journal of Modern Physics A [Particles and Fields;
Gravitation; Cosmology; Nuclear Physics], Vol. 20, No. 11 (2005) 2341- 2345
Presentaties op internationale congressen
:
Zesde Alexander Friedmann Internationaal Seminar over Gravitatie en
Cosmologie 28 juni - 3 juli 2004 Cargèse
Henry-Couannier Frédéric
Negative energies in QFT and GR, the dark side of gravity
5e Rencontres du Vietnam Particle Physics and Astrophysics
Hanoi 5 tot 11 augustus
Henry-Couannier Frédéric
Negative energies in QFT and GR, the dark side of gravity
GdR SUSY
juli 2004 Clermont-Ferrand
Henry-Couannier Frédéric
Negative energies in QFT and GR, the dark side of gravity
Albert Einstein Century Conference
18 tot 22 juli 2005 Parijs
Discrete symmetries and GR, the dark side of gravity
XVIII Spanse Relativiteitsvergadering "Een Eeuw
van Relativiteitsfysica", 6-10 september 2005, Oviedo, Spanje,
Discrete symmetries and GR, the dark side of gravity
Preprints op arxiv
:
gr-qc/0410055
: "
Discrete symmetries and general relativity : the dark side of gravity
".
gr-qc/0404110
: " Negatives energies and time-reveral in quantum field theory and General relativity : the dark side of gravity "
gr-qc/0507065
: " Negative energies and a constantly accelerating flat universe".
De artikelen van Frédéric Henry-Couannier leiden tot veel mogelijke richtingen. In het artikel dat in rood is gemarkeerd, bevinden zich voorspellingen, gerelateerd aan deze metingen door de sonde gravity probe B, waarvan de analyse nog gaande is (de publicatie van de resultaten van waarnemingen die sinds een jaar zijn gedaan is in principe onmiddellijk). Deze verschillen aanzienlijk van diegene die voortvloeien uit de Algemene Relativiteitstheorie.
Er is een fundamenteel principe van de Algemene Relativiteitstheorie, dat als onaanraakbaar wordt beschouwd, het
equivalentieprincipe
. Dit principe stelt dat er geen voorkeursreferentiestelsel bestaat. Met andere woorden: de wetten van de fysica nemen dezelfde vorm aan in alle referentiestelsels. Wat is een "referentiestelsel"? Het is een systeem van ruimte- en tijdscoördinaten dat is gekoppeld aan een bepaalde waarnemer. Het equivalentieprincipe stelt dat er geen voorkeurswaarnemer bestaat. Maar Frédéric Henry-Couannier betwist dit fundament van de fysica, wat inhoudt dat er een "absoluut ruimte" zou bestaan (voorheen "ether" genoemd). Dit betekent ... dat Newton gelijk zou krijgen, tegen Einstein, en voorspellingen van effecten die gerelateerd zijn aan de beweging van objecten ten opzichte van dit absolute ruimte.
Wat zou dat
absoluut ruimte
zijn, dat dan ook "de ruimte van de kosmologie" zou zijn? (de "cosmotoop", de plek waar het universum zich bevindt, zou zeggen Tirésias). In het universum bestaat geen volledig vacuüm. Als ik een kubieke meter in het universum neem, ver van elke ster, van elk interstellaire of intergalactisch wolkje materie, een deel van het universum waar, op het eerste gezicht, "niets" zou zijn, is het eigenlijk gevuld met fotonen die "de as van de oerknal" vormen. Laten we een experiment doen (dat echt is uitgevoerd). Neem een cilinder met een zuiger. Het zuiger-cilinder-gebruik is uitstekend. Trek plotseling aan de zuiger, zodat, met uitzondering van het zeer lage lek van mijn zuiger, ik kan beschouwen dat de zo vrijgekomen ruimte "leeg" is. In werkelijkheid vult deze zich direct met fotonen die worden uitgezonden door de wanden. Als mijn wand op kamertemperatuur is, zijn het infrarode fotonen. Om geen fotonen te hebben, zou de cilinder op het absolute nulpunt moeten zijn.
Hoe weten we dat dit zo is? Omdat als je de zuiger loslaat, deze niet volledig terugkeert naar de bodem van de cilinder, omdat de "stralingdruk" hier tegenaan werkt. Dit is ... fysica.
Voor het universum is het iets vergelijkbaar. Hoewel het "geen wanden heeft", bevat het een "fotonengas" dat overeenkomt met een temperatuur van 3 graden Kelvin. (de golflengte is 5 mm). Als een waarnemer stil staat ten opzichte van dit enorme fotonenwolkje, zullen deze "dezelfde kleur" hebben, ongeacht de richting waarin hij kijkt. Het universum zal er isotroop uitzien. Er is dus een speciaal referentiestelsel (de keuze van een bepaalde waarnemer) ten opzichte waarvan het universum isotroop lijkt. Omgekeerd, als je je beweegt ten opzichte van dit fotonengas, zul je altijd roodverschuiving van de fotonen in één richting, door het Dopplereffect, en blauwverschuiving in de tegengestelde richting. De Aarde beweegt met 300 km/s ten opzichte van dit "CMB" (Cosmic Microwave Background).
De baan van de sonde is polair. Het is ingebed in een vlak dat vast staat. De Aarde draait rond haar as, ten opzichte van dit vlak. Het verwachte gravitomagnetische effect komt voort uit het meevoeren van de ruimte-tijd door de Aarde.
In de Algemene Relativiteitstheorie is het "gravitomagnetische meevoer-effect" (frame-dragging effect) gerelateerd aan de relatieve rotatiebeweging van de Aarde ten opzichte van het meetapparaat. Dit is het effect dat men verwacht te meten met Gravity Probe B.
Frédéric Henry-Couannier voorspelt dat dit effect niet zal worden gemeten
en hij zegt dat als er een effect wordt gemeten, dit wordt veroorzaakt door de beweging van de gyroscoop-metingssysteem ten opzichte van een voorkeursreferentiestelsel, zoals dat van het CMB.
Volgens de Algemene Relativiteitstheorie zal het gemeten meevoer-effect (dragging effect) resulteren in een precessie van de as van de gyroscoop, die zich met de tijd steeds verder versterkt. Het effect zal ongeveer enkele honderdsten van een boogseconde per jaar zijn.
Als er een "voorkeursreferentiestelsel-effect" (het "Henry-Couannier-effect") is, zal het fenomeen
periodiek
zijn, met een amplitude van vier honderdsten van een boogseconde (als het voorkeursreferentiestelsel dat van het CMB is). Deze positie komt voort uit een
volledige herziening
van de Algemene Relativiteitstheorie.
18 augustus 2005
.
Een e-mail van Frédéric Henry Couannier, die zijn standpunt wil verduidelijken:
Beste Jean-Pierre,
Ik heb de aankondiging gelezen die je op je website hebt gedaan over het anormale gravitomagnetische effect dat mijn model zou voorspellen, en ik wil er enkele aanvullende opmerkingen aan toevoegen, terwijl ik tegelijkertijd een beperking aan deze aankondiging wil geven, omdat het gravitomagnetische deel in mijn model nog niet volledig duidelijk is. Het is alleen in bepaalde gevallen, bijvoorbeeld als er een enkel voorkeursreferentiestelsel is (dat waarin het CMB in rust is), dat ik het oneens ben met de Algemene Relativiteitstheorie. Daardoor zal de test van Gravity Probe B cruciaal zijn, omdat deze me zal helpen om het aantal voorkeursreferentiestelsels en het typische volume waarin elk referentiestelsel geldig is, te bepalen. Bovendien moet de gyroscoop in een gebied draaien waar het deel van mijn niet-lokale zwaartekracht van toepassing is, wat ook niet duidelijk is.
Mijn overtuiging blijft dat de enige test die dit model definitief kan uitsluiten, de Post-Post-Newtoniaanse parameter van de statische oplossing is. Ik probeer echter "voor de lol" de kans op een anormaal gravitomagnetisch effect in je site, omdat er zeer weinig andere theorieën zijn die zulke voorspellingen doen en als de RG zou worden ondermijnd, zou dat een jackpot zijn.
Ik zal binnenkort mijn ideeën en hun verbazingwekkende gevolgen op mijn eigen website verduidelijken.
Met vriendelijke groet,
