이미지 크레디트 : NASA / JPL
조만간, 아인슈타인의 통치는 그 이전의 뉴턴의 통치와 마찬가지로 끝날 것입니다. 물리 세계에서 우리의 기본 현실에 대한 개념을 전복시킬 수있는 격변은 불가피하며, 대부분의 과학자들은 믿고 있으며, 현재 왕좌의 후임이되기 위해 경쟁하는 소수의 이론들 사이에서 경마가 진행되고 있습니다.
달리기에는 공간과 시간에 따라 변하고 보이지 않는 5 차원의 무한한 진동 줄에만 고정되어있는 11 차원 우주, 보편적 인 "상수 (예 : 중력의 강도)"와 같은 마음을 구부리는 아이디어가 있습니다. 아인슈타인이 생각한 것처럼 현실의 기본 구성 요소와 공간과 시간의 구조는 매끄럽고 연속적이지 않지만, 작은 크기의 불연속적이고 분리 불가능한 덩어리로 나뉩니다. 실험은 궁극적으로 어떤 승리를 결정할 것입니다.
NASA의 제트 추진 연구소 (JPL)의 과학자들은 그 어느 때보 다 아인슈타인의 상대성 예측을보다 정확하게 예측하기위한 실험에 대한 새로운 개념을 개발하고 있습니다. 우리의 태양계를 거대 실험실로 효과적으로 사용하는 그들의 임무는 경쟁 이론의 범위를 좁히고 다음 물리학의 혁명에 한 걸음 더 다가가는 데 도움이 될 것입니다.
분단 된 집
그것은 대부분의 사람들의 마음에 큰 비중을 두지 않을 수도 있지만, 큰 분열은 오랫동안 우주에 대한 우리의 기본적인 이해를 괴롭 혔습니다. 공간, 시간, 물질 및 에너지의 본질과 행동을 설명하는 두 가지 방법, 즉 아인슈타인의 상대성과 양자 역학의“표준 모델”이 존재합니다. 둘 다 매우 성공적입니다. 예를 들어, GPS (Global Positioning System)는 상대성 이론이 없으면 불가능할 것입니다. 한편, 컴퓨터, 통신 및 인터넷은 양자 역학의 분사입니다.
그러나이 두 이론은 서로 다른 언어와 같으며, 그 두 언어 사이의 번역 방법을 아직 아무도 모릅니다. 상대성 이론은 공간과 시간을 공간 시간이라고하는 4 차원의 동적 탄성 실체로 통합하여 중력과 운동을 설명합니다. (질량은 한 형태의 에너지이므로 시공간을 뒤틀어 서 중력을 생성합니다.) 양자 역학은 공간과 시간이 여러 입자 계열의 드라마가 전개되는 평평하고 불변 인 "단계"를 형성한다고 가정합니다. . 이 입자들은 시간이 지남에 따라 앞뒤로 움직일 수 있으며 (상대성이 허용하지 않는 것),이 입자들 사이의 상호 작용은 중력을 제외한 눈부신 자연의 기본 힘을 설명합니다.
이 두 이론 사이의 교착 상태는 수십 년 동안 계속되었습니다. 대부분의 과학자들은 어떻게 든 결국에는 둘을 포괄하는 통일 이론이 개발 될 것이라고 가정하며, 각각의 진실이 하나의 포괄적 인 현실의 틀 안에 깔끔하게 들어 맞을 수 있음을 보여줍니다. 그러한“모든 것의 이론”은 우주의 탄생, 진화 및 궁극적 운명에 대한 우리의 지식에 중대한 영향을 미칠 것입니다.
JPL의 과학자 인 Slava Turyshev와 그의 동료들은 국제 우주 정거장 (ISS)과 태양 반대편 궤도를 도는 2 개의 미니 위성을 사용하여 전례없는 정확성으로 상대성 이론을 테스트하는 방법을 생각했습니다. NASA의 생물학 및 물리 연구실의 자금을 통해 부분적으로 개발 된 그들의 개념은 매우 민감하여 아인슈타인 이론의 결함을 드러 낼 수 있으며, 따라서 경쟁하는 모든 이론 중 어느 것이 현실과 일치 하는지를 구별하는 데 필요한 최초의 하드 데이터를 제공합니다. 그것은 단지 멋진 분필 작업입니다.
LATOR (Laser Astrometric Test Of Relativity)라는 실험은 태양의 중력이 두 개의 미니 위성에 의해 방출 된 레이저 광선을 어떻게 반사 하는지를 살펴볼 것입니다. 중력은 빛이 통과하는 공간을 왜곡시키기 때문에 빛의 경로를 구부립니다. 이 중력에 의한 시공간 왜곡의 표준 비유는 공간을 태양과 같은 물체의 무게 아래에서 펴지는 평평한 고무 시트로 상상하는 것입니다. 시트의 함몰은 태양 근처를 지나가는 물체 (무 질량의 입자조차도)가 지나갈 때 약간 회전하게합니다.
실제로 1919 년 일식 동안 태양에 의한 별빛의 굽힘을 측정하여 Arthur Eddington 경이 아인슈타인의 일반 상대성 이론을 처음으로 테스트했습니다. 우주적으로 볼 때 태양의 중력은 상당히 약합니다. 태양의 가장자리를 감추고있는 광선의 경로는 약 1.75 arcseconds만큼만 구부러집니다 (arcsecond는 1/3600도). Eddington은 측정 장비의 정확도 한계 내에서 별빛이 실제로이 양만큼 구부러진 것으로 나타 났으며, 그렇게 효과적으로 Newton을 탄핵 시켰습니다.
LATOR는 Eddington의 실험 정밀도의 10 억 배 (109) 배, 현재 기록 보유자의 정밀도의 3 만 배로이 처짐을 측정 할 것입니다. 즉, Cassini 우주선의 신호를 사용하여 토성을 탐색하는 세심한 측정입니다.
워싱턴 대학 물리학 교수 인 Clifford Will은“[LATOR]는 근본적인 물리학에서 매우 중요한 발전이 될 것이라고 생각합니다.”라고 말했습니다. "우리는 일반적인 상대성 이론을 테스트 할 때 정확성을 높이기 위해 계속해서 노력해야합니다. 단순히 어떤 종류의 편차라도 우리가 이전에 알지 못했던 새로운 물리가 있다는 것을 의미하기 때문입니다."
태양 실험실
실험은 다음과 같이 작동합니다. 각각 약 1 미터 너비의 두 개의 작은 위성이 지구와 거의 같은 거리에서 태양을 돌고있는 궤도로 발사됩니다. 이 위성 위성 쌍은 지구보다 궤도 선회 속도가 느리므로 발사 후 약 17 개월이 지나면 위성과 지구는 태양 반대편에있게됩니다. 비록 두 위성이 약 500 만 킬로미터 떨어져 있더라도, 지구에서 본 위성 사이의 각도는 약 1도에 불과합니다. 두 개의 위성과 지구는 함께 측면을 따라 레이저 빔과 태양 근처에 지나가는 광선으로 마른 삼각형을 형성합니다.
Turyshev는 ISS에 장착 된 간섭계를 사용하여 두 위성 사이의 각도를 측정 할 계획입니다. 간섭계는 광선을 포착하고 결합하는 장치입니다. 두 개의 미니 위성으로부터의 빛의 파동이 서로 "간섭"하는 방식을 측정함으로써, 간섭계는 위성 사이의 각도를 매우 정밀하게 측정 할 수 있습니다 : 약 100 억분의 1 초 또는 0.01? (마이크로 아크 초). LATOR 설계의 다른 부분의 정밀도가 고려 될 때, 이는 단일 측정에서 레이저 빔이 약 0.02 °의 굽힘 정도를 측정하기위한 전반적인 정확도를 제공합니다.
Turyshev는“ISS를 사용하면 몇 가지 장점이 있습니다. “하나의 경우, 지구 대기의 왜곡보다 높으며 간섭계의 두 렌즈를 멀리 떨어진 곳에 배치 할 수있을 정도로 넓습니다 (태양 전지판 트러스의 각 끝에 하나의 렌즈). 결과.”
LATOR의 정확도로서 0.02는 대략 0.5에서 35까지의 주목할만한 이론에 의해 예측 된 아인슈타인의 상대성으로부터의 편차를 나타내기에 충분합니다. LATOR의 측정 값과의 합의는 이러한 이론 중 어느 것에서 나 크게 향상 될 것입니다. 그러나 LATOR에 의해서도 아인슈타인과의 편차가 발견되지 않으면, 11 개의 차원, 픽셀 화 된 공간 및 불변 상수와 함께 현재의 경쟁자들 대부분은 치명적인 타격을 받아 하늘의 먼지가 많은 도서관 스택에 "통과"합니다. .
이 임무에는 기존 기술 만 필요하기 때문에 LATOR는 2009 년이나 2010 년에 곧바로 비행 할 수 있다고 말합니다. 따라서 물리학의 교착 상태가 깨지고 새로운 중력, 공간 및 시간 이론이 걸리기까지는 그리 오래 걸리지 않을 것입니다 왕좌.
원본 출처 : NASA / 과학 이야기
