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Martedì, Marzo 09, 2021
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Gravity Probe B e la defomazione dello spazio-tempo attorno alla Terra

Lo spazio-tempo attorno alla Terra è leggermente deformato, proprio come previsto dalla teoria della relatività generale di Einstein. A dimostralo, misurando l'entità di questa deformazione è stato l'esperimento Gravity Probe B ideato e gestito dalla Stanford University e dalla NASA; in un articolo in corso di pubblicazione sulle Physical Review Letters i ricercatori illustrano i risultati finali dell'esperimento.

L'esperimento Gravity Probe B, iniziato nel 2004, ha sfruttato quattro giroscopi ultra-precisi per misurare due aspetti della teoria di Einstein sulla gravità: l'effetto geodetico, ossia la deformazione dello spazio-tempo attorno a un corpo massiccio, e l'effetto di trascinamento, che è il fenomeno per cui la Terra distorce lo spazio-tempo locale con la sua rotazione.

GP-B ha riscontrato entrambi gli effetti misurando le sottilissime variazioni nell'asse di rotazione dei giroscopi rispetto alla posizione di una stella, IM Pegasi (HR 8703).

Se la gravità non influisse sullo spazio e sul tempo, i giroscopi di Gravity Probe B avrebbero dovuto puntare sempre sullo stesso punto mentre era in orbita. Invece, come previsto dalla relatività generale, i giroscopi hanno subito un minuscolo cambiamento nella direzione dell'asse di rotazione sotto l'effetto della gravità terrestre.

"Immaginiamo come se la Terra fosse immersa nel miele. Quando il pianeta ruota attorno al proprio asse e orbita attorno al Sole, il miele si deforma e crea dei vortici, e lo stesso avviene con lo spazio-tempo", ha spiegato Francis Everitt, primo firmatario dell'articolo.

La variazione nell'asse di rotazione dei giroscopi dovuta all'effetto geodetico è nell'ordine di poche migliaia di milliarcosecondi: "Un milliarcosecondo è lo spessore di un capello umano visto da 10 miglia di distanza, è un angolo davvero minuscolo, e questa è l'accuratezza che doveva raggiungere Gravity Probe B", ha spiegato Everitt. "Per l'effetto geodetico, la previsione della teoria della relatività generale è di 6606,1 milliarcosecondi e i valori misurati sono un poco sopra il quattro per cento in più di questo valore."

"L'idea di GP-B è concettualmente semplice, ma dal punto di vista tecnologico l'esperimento è estremamente complesso. L'idea venne 30-40 anni prima che esistesse una tecnologia in grado di verificarla" ha osservato Rex Geveden, già responsabile della fase di avvio del progetto. Ed è stato proprio dallo sviluppo delle tecnologie necessarie a GP-B che sono nati gli strumenti che hanno reso possibile la creazione del sistema GPS.

"GP-B ha confermato due delle più profonde previsioni dell'universo di Einstein, con notevoli implicazioni sulla ricerca astrofisica", ha detto Everitt

"I risultati della missione avranno un effetto a lungo termine sul lavoro dei fisici teorici negli anni a venire. Qualsiasi futura sfida alla teoria di Einstein della relatività generale dovrà confrontarsi misurazioni più precise di quelle egregiamente eseguite da GP-B", hanno osservato i ricercatori.


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