Βαρυτομαγνητισμός

Σύμφωνα με τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν, ο χώρος και ο χρόνος παραμορφώνονται και συστρέφονται κοντά σε ένα περιστρεφόμενο σώμα, ένα φαινόμενο το οποίο είναι γνωστό με την ονομασία frame-dragging. Το φαινόμενο προβλέφθηκε για πρώτη φορά ως συνέπεια της γενικής σχετικότητας το 1918 από τους Αυστριακούς φυσικούς Γιόζεφ Λένζε (Josef Lense) και Χανς Tίρρινγκ (Hans Thirring). Αναφέρεται επίσης και με τα ονόματα βαρυτομαγνητισμός ή φαινόμενο Λένζε-Tίρρινγκ.

Οι Λένζε και Tίρρινγκ πρόβλεψαν ότι η περιστροφή ενός αντικειμένου θα επηρέαζε το χώρο και το χρόνο, παρασέρνοντας τα κοντινά αντικείμενα εκτός πορείας, συγκριτικά με τις προβλέψεις της Νευτώνειας φυσικής. Αυτό είναι το φαινόμενο του frame-dragging. Η προβλεπόμενη απόκλιση είναι εξαιρετικά μικρή - ένα μέρος σε μερικά τρισεκατομμύρια - το οποίο σημαίνει ότι για να γίνει αντιληπτή απαιτείται είτε ένα αντικείμενο με εξαιρετικά μεγάλη μάζα είτε η κατασκευή ενός υπέρμετρα ευαίσθητου οργάνου.

Το frame-dragging είναι μια από τις τελευταίες προβλέψεις της γενικής σχετικότητας που απομένουν να ελεγχθούν πειραματικά. Περισσότερο οικεία και ήδη αποδεδειγμένα φαινόμενα της ειδικής σχετικότητας περιλαμβάνουν τη μετατροπή της μάζας σε ενέργεια (που εκδηλώνεται π.χ. στους αστέρες και στις πυρηνικές βόμβες) και αντιστρόφως, καθώς και τους μετασχηματισμούς Λόρεντζ (Lorentz), οι οποίοι οδηγούν στη συστολή του μήκους και στην αύξηση της αδρανειακής μάζας, σε σχέση με ακίνητο παρατηρητή, αντικειμένων που κινούνται με ταχύτητες που πλησιάζουν την ταχύτητα του φωτός. Πρόσφατες μετρήσεις από δορυφόρους σε τροχιά γύρω από τη Γη φαίνεται να δείχνουν επιδράσεις frame-dragging και, αν επιβεβαιωθούν, θα αποτελέσουν μια ακόμη επιτυχημένη πρόβλεψη της Γενικής Σχετικότητας.

Ιστορική αναδρομή και πειραματικές προσπάθειες 

Η ύπαρξη του Βαρυτομαγνητικού Πεδίου θεωρήθηκε για πρώτη φορά από τον Heaviside στην δεκαετία του 1880.

Ακολούθως, το πεδίο αυτό προβλέφθηκε από την Γενική Σχετικότητα και θεμελιώθηκε σε σχετικιστικό πλαίσιο από τους Λένζε (Lense) και Τίρρινγκ (Thirring) το 1918.

Μεταξύ των ετών 1960-1975, ο Χένρυ Γουάλας (Henry Wallace) εξετέλεσε διάφορα πειράματα και επινόησε συσκευές με σκοπό την δημιουργία του πεδίου αυτού από την περιστροφή της Γης.

Το  1961, ο Φόργουωρντ (Forward) εξέφρασε τις Πεδιακές εξισώσεις της Γενικής Σχετικότητας (Gravitational Field equations) σε αντίστοιχη μορφή με τις εξισώσεις του Maxwell για τον Ηλεκτρομαγνητισμό.

Στην συνέχεια (Νοέμβριος 1996), μεγάλη έκταση πήρε το θέμα με την εργασία του Στιούαρτ Σαπίρο (Stuart Shapiro) που μελέτησε τις συνέπειες της ύπαρξης του πεδίου στις Μαύρες Τρύπες και τους αστέρες νετρονίων.

Στις 20 Απριλίου 2004 το διαστημόπλοιο Gravity Probe B τέθηκε σε τροχιά γύρω από τη Γη με σκοπό τη μελέτη του φαινομένου. Η σύλληψη και κατασκευή του πραγματοποιήθηκαν από επιστήμονες του πανεπιστημίου Stanford και της NASA σε συνεργασία με την εταιρία Lockheed Martin.

Αναφορές 

Για την εργασία του Stuart Shapiro στο Physical Review Letters, 77, 4487 (18 Νοεμβρίου 1996). 
https://web.archive.org/web/20040405094503/http://www.aip.org/physnews/graphics/html/gravmag.htm

Για το πείραμα "Gravity Probe B"
http://einstein.stanford.edu/
https://web.archive.org/web/20050404032736/http://science.nasa.gov/headlines/y2004/19apr_gravitomagnetism.htm

Γενική σχετικότητα
Βαρύτητα

de:Lense-Thirring-Effekt
ru:Увлечение инерциальных систем отсчёта
zh:参考系拖拽