مسبار الجاذبية B

مقدمة

.]]
يحوي مسبار ب لقياس الجاذبية جيروسكوب يستطيع قياس تأثيرات النظرية النسبية العامة قامت ناسا بتمويله وإرساله إلى الفضاء. وتعتبر تلك التجربة هي البعثة الثانية بعد مسبار أ لقياس الجاذبية Gravity Probe A في محيط الأرض الذي أطلقته ناسا عام 1976. أشترك في التجربة ب مع ناسا قسم الفيزياء بجامعة ستانفورد كما قامت شركة لوكهيد مارتن ببناء بعض الأجهزة.

مسبار فضائي سي لقياس الجاذبية

تجربة هذا المسبار (Gravity Probe C) في سبيل الإعداد وتتكون من قمرين صناعيين يدوران حول الأرض في اتجاه عكسي لبعضهما البعض. وتتنبأ النظرية النسبية بأن تأثير مغناطيسية الجاذبية الناتجة عن دوران الأرض حول محورها تغير فترة دوران القمر الصناعي حول الأرض بمقدار 100 نانوثانية.

نتائج التجربة

كان التقدير النظري للعلماء أن محاور دوران الجيروسكوبات سوف تنحرف بمقدار 6.6 ثانية قوسية أي 1/3600 درجة سنويا بسبب انحناء الزمكان، وبمقدار 42 مللي ثانية قوسية بسبب تأثير لينز-ثيرينج (انظر الصورة). وتعتبر قياس تلك الكميات المتناهية في الصغر من الصعوبة التي تستدعي بناء جهاز الجيروسكوبات البالغ الحساسية. يبلغ قطر الأربعة كرات من الكوارتز المستخدمة للجيروسكوب 3.8 سنتيمتر مثالية الشكل وتدور في الفراغ بسرعة 10.000 دورة/ الثانية. وكان لا بد من تبريد الكرات أثناء التجربة إلى 1.8 درجة كلفن (نحو 271 درجة تحت الصفر المئوي) بحيث تصبح الطبقة الرقيقة من النيوبيوم التي تغطي الكرات فائقة التوصيل. على أن يقوم جهاز دقيق فائق التوصيل أيضا يسمى "سكويد" بقياس انحرافات محاور دوران الكرات. بذلك يصبح في إمكان الجهاز الحساس قياس زاوية انحراف لمحاور دوران الكرات بدقة 1/40.000.000 درجة (ذلك الانحراف يعادل رؤية رأس دبوس من على بعد 1000 كيلومتر). لذلك كانت هناك صعوبة بالغة للعلماء لفصل تأثيرات شوشرة النشاط الشمسي عن الـاثيرات المطلوب تعيينها.

مراجعة ناسا

قامت هيئة مكونة من 15 من العلماء كونتها ناسا لتقييم النتائج الأولية للتجربة واشارت إلى عدم ضرورة استمرار تحليل نتائج التجربة بعد عام 2008. واشاروا إلى أن المصاريف المتعلقة بخفض الشوشرة الناتجة عن التورك العادي وانقطاعات في تسجيل القياسات بسبب النشاط الشمسي كبير بحيث أن أي نتيجة نهائية للتجربة سوف يقابل من قدرا كبيرا من الشكوك بين مجمع العلماء.

دعم من المملكة العربية السعودية

انتهي تمويل ناسا للتجربة في 30 سبتمبر 2008 ولكن فريق العلماء القائم بتجربة مسبار الجاذبية بي حصل على تمويل من مدينة الملك عبد العزيز للعلوم والتقنية KACST بالمملكة العربية السعودية، تكفي لاستمرار عمل فريق العلماء حتى ديسمبر 2009. وفي 29 أغسطس 2008 أنعقدت الجلسة 18 للهيئة الخارجية للإشراف على أبحاث مسبار الجاذبية بي GP-B في جامعة ستانفورد لبحث تقدم التجربة، وأصدرت تقريرها عن التجربة وقدمته لناسا. ويقول التقرير:
"كان التقدم الذي نوقش خلال الاجتماع 18 لهيئة الإشراف على الأبحاث SAC-18 غير عادية ونحيي مجموعة العلماء العاملين على تجربة مسبار الجاذبية بي على ماتصلوا إليه. فقد كان عملهم مضنيا بحيث أخرج التجربة من حيز الفشل الذريع إلى وضع تعتقد هيئة الإشراف على الأبحاث بأنهم سيحصلون على إثبات مقنع للنظرية النسبية ،حتى ولو لم تصل دقية التعيين القدر الذي كان مطلوبا في الأصل. ويعتقد رئيس هيئة الإشراف على أبحاث مسبار الجاذبية بي أن ما سيقوم به العلماء من تحسينات يعادل بعثة إنقاذ عمل البصريات على تلسكوب هابل الفضائي، ولكن تكلفته هنا أقل بكثير.SAC #18 Report to NASA}}
ثم قامت مجموعة العلماء القائمة بتحليل قياسات التجربة مع ناسا يوم 4 مايو 2011 بإعلان أن نتائج مسبار الجاذبية GP-B تؤيد في الواقع كلا من تنبؤات النظرية النسبية العامة لأينشتاين.

وقد قبلت الأطروحة العلمية بهذه النتيجة للنشر في المجلة العلمية "فيزيكال رفيو لترز ".