ESPACIO-tiempo: desde los griegos a Gravity Probe B - 5

Redshift gravitatorio:

Esta fue la primera prueba experimental de la gravitación que Einstein propuesto, y a menudo se llama una de las "tres pruebas clásicas" de la relatividad general. La existencia del efecto redshift gravitatorio, sin embargo, sigue desde el principio de equivalencia solo, por lo que no es una prueba de la relatividad general per se y más bien se agrupa con las pruebas fundamentales. (Algunos han llamado la "prueba de la mitad" de Einstein "dos y medio clásico pruebas" de la relatividad general.) Un reloj en un campo gravitacional es, por el principio de equivalencia, indistinguible de uno idéntico en un marco de referencia acelerado. El redshift gravitatorio así equivale a un desplazamiento Doppler entre dos fotogramas de aceleración. R.V. Pound, G.A. Rebka y J.L. Snider hizo la primera medición precisa de este efecto en la década de 1960 con el cambio de frecuencia entre dos atómicos "relojes" moviendose arriba y abajo dentro de la torre de Jefferson de la Universidad de Harvard. Hicieron uso de un sensible fenómeno llamado el efecto Mössbauer para medir este cambio con una precisión de 1%.

Se ha alcanzado una precisión similar por experimentos comparando los relojes de la Tierra con las naves espaciales Voyager (en el campo gravitacional de Saturno) como Galileo (en el campo del Sol). Otros experimentadores han buscado el cambio de las líneas espectrales en el campo gravitatorio del Sol, intento que fue confundido por muchos años por solar "efectos de las extremidades". Líneas de oxígeno triplete finalmente permitieron la detección de 2% por James LoPresto et en 1991. Otra prueba compara los relojes terrestres a las altamente estables "clocks" astronómicos conocidos como púlsares; Esto da precisiones de alrededor del 10%. La prueba de redshift gravitatorio más precisa hasta la fecha se llevó a cabo por Robert Vessot y Martin Levine en 1976 y es conocida como Gravity Probe A. Comparó un reloj de maser de hidrógeno en la tierra a una idéntico que se había levantado en órbita a unos 10000 km y confirmó las expectativas teóricas con una precisión de 0,02%.

Es interesante observar que el sistema del sistema de Posicionamiento Global (GPS), mientras no se habia previsto o usado como prueba de la relatividad general, efectivamente sirven como confirmación del efecto redshift gravitatorio. Para alcanzar su precisión especificada de navegación (civil) de unos 15 m, los satélites GPS deben coordinar sus señales de tiempo para dentro de unos 50 nanosegundos, una precisión casi 1000 veces más pequeña que el tamaño del efecto redshift gravitatorio (casi 40 microsegundos en su funcionamiento 20.000 km de altitud). Si la teoría de Einstein no se tomaran en cuenta, los rastreadores GPS en las cabinas de los aviones serían apagados por kilómetros en un día!