LASEROVÉ REFLEKTORY NA MĚSÍCI OVĚŘUJÍ TEORIE EINSTEINA, GALILEA A NEWTONA
Po pětatřiceti letech od doby, kdy astronauté na měsíčním povrchu umístili speciální odražeče, vědci tyto zařízení znovu použili k otestování Einsteinovy obecné teorie relativity s mimořádnou přesností. Nové poznatky také potvrdí teorie, které publikovali Galileo Galileo a Isaac Newton, pomohou vysvětlit vesmírné fyzikální zákony a budou užitečné pro pozdější kosmické mise.
"Výsledky naší práce v rámci projektu Lunar Laser Ranging experiment testují s velmi vysokou přesností princip ekvivalence, jež Eistein zavedl ve své obecné teorii relativity," říká Dr. James Williams, vědecký pracovník z NASA Jet Propulsion Laboratory, Pasadena, Calif. Galileo svou teorii formuloval v r. 1604, kdy ze známé šikmé věže v italské Pise pouštěl k zemi objekty různé hmotnosti. Všechna tělesa ve stejném gravitačním poli se pohybují stejnou rychlostí.
Newton ve svém díle Principia publikoval v r. 1687 podporující teorii a Einstein za dalších 100 let teorii zobecnil. Einsteinovy předpoklady, nazývané silný princip ekvivalence říkají, že všechny formy hmoty urychlované stejnou rychlostí vytvářejí gravitaci. Tento princip se stal základem Einsteinovy obecné teorie relativity.
Lunar Laser Ranging experiment potvrzuje, že Měsíc a Země "padají na Slunce" stejnou rychlostí, dokonce i přes to, že Země má pod hornatou kúrou velké železné jádro, zatímco Měsíc je zejména hornatý a má mnohem menší jádro. Tyto poznatky publikovali Williams a Dr. Slava Turyshev a Dr. Dale Boggs (všichni z JPL) v časopise Physical Review Letters.
"V rámci experimentu Lunar laser ranging můžeme provádět velmi přesná měření gravitace a testy fundamentální fyziky," říká Williams, jež ukázal, že malé gravitační změny je velmi obtížné studovat když se jedná o malé síly. Pro jejich studium musíme použít velké hmoty. Nové výsledky v rámci tohoto experimentu mohou přispět moderní fyzice.
"Důležitou vlastností gravitace je její všeobecné působení na hmotné objekty, bez ohledu na jejich velikost a složení. A to je cesta, jak můžeme více pochopit záležitosti kolem gravitace v naší sluneční soustavě a dozvědět se mnohem více o gravitačních a kosmologických procesech v celém vesmíru," dodává Turyshev.
"Náš experiment nám poskytuje dosud nejpřesnější test silného principu ekvivalence a také limity všech možných změn v Newtonově gravitační konstantě," říká Turyshev. Gravitační konstanta se týká vzájemné přitažlivosti mezi vesmírnými objekty a některé teorie předpokládají, že tato přitažlivost se může během doby měnit. Pokud tomu tak je, bylo by třeba modifikovat obecnou teorii relativity.
"Tyto poslední výsledky vědeckých výzkumů žádnou změnu nenaznačují. Oba výsledky - týkající se silného principu ekvivalence a gravitační konstanty - podporují Einsteinovu teorii," dodává Turyshev.
"V posledním desetiletí byl v oblasti ověřování Einsteinovy, Galileovy a Newtonovy teorie učiněn velký pokrok. Nejnovější měření jsou dvakrát přesnější než předcházející výsledky v experimentech týkající se silného principu ekvivalence. V případě změny Newtonovy gravitační konstanty jsou nynější výsledky desetkrát přesnější oproti předcházejícím.
Pracovníci JPL teorie testovali tak, že vysílali laserové pulsy na čtyři měsíční odražeče. Vysíláno bylo z McDonald Observatory v západním Texasu a z observatoře v jižní Francii. Lunární odražeče laserový paprsek poslali zpět na Zemi, kde přístroje zaznamenávali čas, který potřeboval k překonání této vzdálenosti. Trojici odažečů instalovali na Měsíci posádky Apolla 11, 14 a 15. Jeden odražeč, vyrobený ve Francii byl na Měsíc dopraven na nepilotovaném sovětském Lunochodu 2.
Odražeče na Měsíci nevyžadují žádné napájení a i dnes po 35 letech pracují perfektně. NASA zvažuje opětovný návrat člověka na Měsíc a později na Mars a do vzdálenějšího vesmíru. Nyní tedy bude možné umístit na Měsíc a poději na Mars ještě přesnější laserová měřící zařízení. Tato měření budou sloužit kosmickým sondám k přesnému určování polohy na Měsíci, navigaci při vycházkách po Měsíci, určování měsíční dráhy, stejně jako pro určení rotace a orientace sondy. Projekt Lunar laser ranging measurements bude pomáhat budoucím lidským a robotickým misím k Měsíci.
Více informací o tomto výzkumu je k dispozici online na http://arxiv.org/abs/gr-qc/0411113 nebo http://funphysics.jpl.nasa.gov/physics/index.html.
Výzkum byl prováděn v rámci programu NASA Astronomy and Physics Research and Analysis, což je součást Science Mission Directorate, Washington, D.C. JPL je oddělení California Institute of Technology, Pasadena.
(podle informací 2004-39 ze 4. 3. 2005 přeložil DH)
Webcam
