Efeito gravitomagnético. Trabalhos de Frédéric Henry-Couannier, Marselha
O efeito gravitomagnético será detectado?
15 de agosto de 2005
**Frédéric Henry-Couannier agora tem um site na internet onde apresenta e explica seus trabalhos: **
http://toronto.dess-res.univ-mrs.fr/sitefred
Fontes: http://einstein.stanford.edu e http://www.gravityprobeb.com
A sonda da NASA Gravity Probe B completa seu primeiro ano no espaço
Comece assistindo ao espetáculo do lançamento da máquina. Eu juro, você acredita que está lá:
http://www.gravityprobeb.com/movies/launch01.mov
A Relatividade Geral apresenta um aspecto bastante peculiar, que pode, por exemplo, ser detectado na "métrica de Kerr", que é usada para descrever objetos massivos em rotação. Quando o objeto possui uma massa muito grande, aparece um fenômeno chamado "frame-dragging", literalmente "arrastamento do sistema de coordenadas". O que isso significa? Imagine que você coloque um sistema composto por duas massas ligadas por uma mola. Você pode estender essa mola de duas formas:
-
Colocando esse sistema em rotação. A força centrífuga se manifestará então.
-
"Fazendo o espaço girar".
Descobriu-se que as pessoas já se perguntavam sobre essas questões antes mesmo que a teoria da Relatividade Geral surgisse. Newton começou por postular a existência de um espaço absoluto, independente de qualquer conteúdo. É sua famosa experiência da jarra (descrita em minha quadrinha Cosmic Story).
Mais tarde, o filósofo Mach (1883) sugeriu que o espaço (o "referencial inercial, pelo qual o movimento da água deve ser considerado para ter os efeitos observados) fosse localmente "determinado pelo seu conteúdo em matéria" (inverso da posição de Newton). Mach alegava que, se você colocasse um sistema composto por duas massas ligadas por uma mola, dentro de uma casca muito massiva e a fizesse girar rapidamente, uma "força centrífuga" se manifestaria, não porque você está fazendo girar essas massas, mas porque você está "fazendo girar o espaço em que elas estão imersas". Ele incentivou os irmãos Friedländer em 1896 a fazerem essa experiência, que não deu resultados conclusivos.
Descobriu-se que, atualmente, os experimentadores estão revivendo essa pergunta sobre a relação entre espaço e matéria. Considere uma estrela de nêutrons sub-crítica (ou seja, com massa inferior a 2,5 massas solares), objeto que observamos (os "pulsares"). No seu ambiente imediato, o espaço-tempo pode ser descrito pela "métrica de Kerr", assim como a "métrica de Schwarzschild" descreve o espaço-tempo ao redor de um objeto que não gira. A análise dessa solução de Kerr da equação de Einstein leva a conclusões bastante singulares. Por exemplo: se considerarmos uma trajetória circular em torno do objeto, com o mesmo eixo de rotação que ele, a velocidade da luz não terá o mesmo valor, dependendo de se acompanharmos o objeto em sua rotação ou se, ao contrário, nos movermos em sentido oposto! Novamente, considera-se que tudo acontece como se o objeto "arrastasse o espaço-tempo com ele". A esse fenômeno deu-se o nome de "frame-dragging".
O que é válido para uma estrela de nêutrons deve ser válido, na Relatividade Geral, para qualquer massa em rotação, incluindo a própria Terra, com a diferença de que os efeitos são então mínimos. Até agora, seria impossível medi-los, mas desde uma data muito recente, encontrou-se um meio de evidenciá-los e isso foi a razão para o lançamento da sonda "Gravity Probe B". A esses fenômenos dá-se o nome de "gravitomagnéticos", e isso corresponde a uma simples analogia. Uma carga elétrica em movimento cria um efeito magnético (um campo magnético). Decidiu-se, na Relatividade Geral, que uma massa em movimento deve criar um efeito gravitomagnético (o que se traduzirá por uma alteração do campo gravitacional).
A manipulação, realizada pela NASA, com a colaboração da Universidade de Stanford, tem a precisão necessária para poder evidenciar os efeitos preditos pela Relatividade Geral, que se traduziriam por uma pequena variação do eixo de rotação de giroscópios orbitando em torno da Terra a 720 km de altitude, em uma órbita polar (que passa pelos polos). A experiência visa mostrar como a presença da Terra e seu movimento de rotação arrastam e torcem o espaço-tempo. (No artigo do site dragg: arrastar, warp: torcer).
Outras previsões.
Frédéric Henry-Couannier é professor na Universidade do Mediterrâneo. Há um ano, produziu as seguintes publicações:
Publicação em revista com comitê de leitura: International Journal of Modern Physics A
[Partículas e Campos; Gravitação; Cosmologia; Física Nuclear], Vol. 20, No. 11 (2005) 2341- 2345
Apresentações em congressos internacionais: Sixth Alexander Friedmann International Seminar
on Gravitation and Cosmology 28 Junho - 3 Julho 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 Juillet 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 positionnés sur 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".
Os artigos publicados por Frédéric Henry-Couannier levam a muitas perspectivas. No artigo destacado em vermelho, encontram-se previsões relacionadas a essas medidas realizadas pela sonda gravity probe B, cuja análise está em andamento (a publicação dos resultados das observações realizadas durante um ano está prevista para ser iminente). Essas diferem significativamente das que decorrem da Relatividade Geral.
Existe um princípio fundamental da Relatividade Geral, considerado inquestionável, que é o princípio da equivalência. Ele postula que não existe nenhum referencial privilegiado. Dito de outra forma: as leis da física têm a mesma forma em todos os referenciais. O que é um "referencial"? É um sistema de referência de espaço e tempo ligado a um observador dado. O princípio da equivalência supõe que não há observador privilegiado. No entanto, Frédéric Heny-Couannier contesta esse pilar da física, o que equivale a afirmar que existiria um "espaço absoluto" (chamado antigamente "éter"). Isso equivale a ... dar razão a Newton, contra Einstein, prevendo efeitos relacionados ao movimento dos objetos em relação a esse espaço absoluto.
Qual poderia ser esse espaço absoluto que seria então "o espaço da cosmologia"? (o "cosmótomo", o lugar onde se encontra o universo, diria Tirésias). No universo, o vácuo absoluto não existe. Se eu considerar um metro cúbico no universo, longe de qualquer estrela, de qualquer nuvem de matéria interestelar ou interestelar, uma parte do universo onde, aparentemente, não haveria "nada", ele está, na verdade, cheio de fótons que constituem "a cinza do Big Bang". Façamos uma experiência (que foi realmente feita). Pegue um cilindro com um pistão. O selo do pistão e do cilindro é excelente. Puxe bruscamente o pistão até o ponto em que, considerando o muito fraco vazamento do meu selo, posso considerar que o volume assim liberado é "vazio". Na verdade, ele se enche instantaneamente de fótons emitidos pelas paredes. Se minha parede estiver à temperatura normal, serão fótons infravermelhos. Para que não haja fótons, seria necessário que o cilindro estivesse no zero absoluto.
Como sabemos disso? Porque se soltarmos o pistão, ele não retorna completamente ao fundo do cilindro, pois a "pressão de radiação" se opõe a isso. É ... física.
Para o universo é um pouco parecido. Embora "não tenha parede", ele contém um "gás de fótons" correspondente a uma temperatura de 3 graus absolutos. (sua comprimento de onda é de 5 mm). Se um observador estiver imóvel em relação a esse imenso nuvem de fótons, então eles "terão a mesma cor", qualquer que seja a direção em que ele dirija seu olhar. O universo parecerá isotrópico. Portanto, existe um referencial particular (a escolha de um observador particular) em relação ao qual o universo parece isotrópico. Inversamente, se nos movemos em relação a esse gás de fótons, teremos sempre um desvio para o vermelho dos fótons em uma direção, pelo efeito Doppler e um desvio para o azul na direção oposta. A Terra se move a 300 km/s em relação a esse "CMB" (Cosmic Microwave Background).
A órbita da sonda é polar. Ela se inscreve em um plano fixo. A Terra gira sobre si mesma, em relação a esse plano. O efeito gravitomagnético esperado decorre do arrastamento "do espaço-tempo" pela Terra.
Na Relatividade Geral, o "efeito gravitomagnético de arrastamento" (frame-dragging effect) está ligado ao movimento relativo de rotação da Terra em relação ao aparelho de medição. É esse que se espera medir com gravity probe B. Frédéric Henry-Couannier nos prevê que esse efeito não será medido e diz que, se um efeito for medido, este será devido ao movimento do giroscópio-instrumento de medição em relação a um referencial privilegiado, como aquele do CMB.
Segundo a Relatividade Geral, o efeito de arrastamento (dragging effect) medido se traduzirá por uma precessão do eixo do giroscópio, que aumentará continuamente com o tempo. O efeito será da ordem de alguns centésimos de segundo de arco por ano.
Se houver um "efeito de referencial privilegiado" ("efeito Henry-Couannier"), o fenômeno será periódico, com amplitude de quatro centésimos de segundo de arco (se o referencial privilegiado for aquele do CMB). Essa posição decorre de uma revisão total da Relatividade Geral.
18 de agosto de 2005. **Um e-mail de Frédéric Henry Couannier, que deseja esclarecer sua posição: **
Caro Jean-Pierre,
Li a notícia que você fez no seu site sobre o efeito gravitomagnético anormal que meu modelo prevê e gostaria de adicionar algumas precisões, ao mesmo tempo em que coloco uma ressalva a essa notícia, pois o setor gravitomagnético no meu modelo não está totalmente esclarecido. É apenas em certos casos, por exemplo, se houver um único referencial privilegiado (aquele em que o CMB está em repouso) que estou em desacordo com a Relatividade Geral. Assim, o teste da Gravity Probe B será crucial, pois me permitirá esclarecer o número de referenciais privilegiados e em qual volume típico cada referencial é válido. Além disso, é necessário que o giroscópio gire em uma área onde o setor da minha gravidade não local se aplique, o que também não é evidente.
Minha convicção permanece que o único teste capaz de excluir definitivamente esse modelo, como está, é o parâmetro Post-Post-Newtoniano da solução estática. No entanto, "por diversão", aposto um efeito gravitomagnético anormal no seu site, pois existem muito poucos outros modelos teóricos fazendo tais previsões e, se a RG for colocada em xeque, seria o jackpot.
Vou popularizar muito em breve essas ideias e suas consequências surpreendentes no meu próprio site.
Cumprimentos,
Caro Jean-Pierre,
Li a notícia que você fez no seu site sobre o efeito gravitomagnético anormal que meu modelo prevê e gostaria de adicionar algumas precisões, ao mesmo tempo em que coloco uma ressalva a essa notícia, pois o setor gravitomagnético no meu modelo não está totalmente esclarecido. É apenas em certos casos, por exemplo, se houver um único referencial privilegiado (aquele em que o CMB está em repouso) que estou em desacordo com a Relatividade Geral. Assim, o teste da Gravity Probe B será crucial, pois me permitirá esclarecer o número de referenciais privilegiados e em qual volume típico cada referencial é válido. Além disso, é necessário que o giroscópio gire em uma área onde o setor da minha gravidade não local se aplique, o que também não é evidente.
Minha convicção permanece que o único teste capaz de excluir definitivamente esse modelo, como está, é o parâmetro Post-Post-Newtoniano da solução estática. No entanto, "por diversão", aposto um efeito gravitomagnético anormal no seu site, pois existem muito poucos outros modelos teóricos fazendo tais previsões e, se a RG for colocada em xeque, seria o jackpot.
Vou popularizar muito em breve essas ideias e suas consequências surpreendentes no meu próprio site.
Cumprimentos,
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