Espacio-Tiempo desde los Griegos a Gravity Probe B -11

Efecto de arrastre de marco

El efecto de arrastre de marco, la séptima prueba de la relatividad general y la segunda para involucrar la prueba del giro del cuerpo, revela más claramente el aspecto Machian de la teoría de Einstein.

De hecho, resulta curioso que Einstein no trabajó en este efecto en sí mismo, dado que había obtenido efectos de arrastre de marco explícitos en todos sus intentos anteriores de teorías de campo gravitacionales, y que todavía considerado principio de Mach como pilar filosófico de la relatividad general en 1918. La razón que sea, no fue hasta ese año que la fórmula de arrastre de marco general relativista fue derivada por Hans Thirring (Foto arriba izquierda) (1888-1976) y Josef Lense (1890-1985)(Foto arriba derecha), después de que el efecto es ahora generalmente llamado.

 

En un giro irónico, Thirring no pretendía hacer los cálculos había querido construir un experimento de arrastre de marco (una versión cilíndrica del experimento de volante de Föppl) y sólo se establecieron para trabajo teórico después de que fue incapaz de organizar la financiación necesaria (ver contribución de Herbert Pfister a principio de Mach: cubo de Newton a la gravedad cuántica, 1995).

 

El resultado inicial de Thirring describe el campo gravitatorio dentro de un cilindro rotatorio; su segundo cálculo (con lente) involucrados en el campo fuera de una esfera sólida rotando lentamente y constituye la base para pruebas experimentales como Gravity Probe B. Ambos resultados son "Machian" en el sentido de que el marco de referencia inercial de una partícula de prueba está fuertemente influenciado por las propiedades de la masa más grande (el cilindro o esfera).

 

Esto es completamente diferente a la Dinámica newtoniana, donde la inercia de una partícula de prueba se define sólo por su movimiento con respecto al "espacio absoluto" y no se ve afectada por la distribución de la materia. De hecho, con los parámetros de la derecha es posible para una gran masa de la relatividad general a la "pantalla" completamente de la geometría de fondo, para que una partícula de prueba sienta sólo el marco de referencia definido por esa masa. Este fenómeno se conoce como "total" o "perfecto arrastre" de marcos de inercia (más sobre esto abajo).

 

A la izquierda, video: Efecto de arrastre de marco

El marco arrastrando en situaciones experimentales realistas no es fuerte y el ingenio máximo tiene que ejercerse para detectarlo en todo. Analizado en términos de la analogía gravito-electromagnética, el efecto surge debido a la interacción spin-spin entre el giroscopio y girando la masa central y es perfectamente análogo a la interacción de una dipolo magnético de μ con un campo magnético B (la base de la resonancia magnética IRM o imágenes).

 

Como un esfuerzo de torsión μ × B actúa en el caso magnético, tan un giroscopio con spin s experimenta una torsión proporcional a s × H en el caso gravitacional. Gravity Probe b, en órbita polar 642 km sobre la Tierra, esta torsión provoca el giroscopio ejes de giro a la precesión en la dirección de este a oeste por una mera 39 milliarcsec/yr — un ángulo tan pequeño que es equivalente a la anchura angular media del planeta enano Plutón como se ve desde la Tierra.

 

Fuente: Gravity Probe B