NASAの衛星、一般相対性理論を実証

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アルベルト・アインシュタインが一般相対性理論で述べた2つの重要な予言が、NASAの重力探査機B(GP-B)ミッションによって実証され、5月4日に発表された。

調査を指揮したアメリカ、カリフォルニア州スタンフォード大学のフランシス・エベリット氏は記者会見で、「アインシュタインの理論を検証する画期的な実験の結果、彼の予言は正しいことが証明された」と述べた。

GP-Bミッションが開始されたのは2004年。物体の傾きを極めて正確に感知するジャイロスコープ4台を衛星に搭載し、アインシュタインの重力理論における2つの側面が正しいか調査した。

一つ目は「測地線効果」、すなわち惑星など重力体の周囲で発生する時空の歪みだ。地球をボウリングのボール、時空をトランポリンと考えるとイメージしやすい。トランポリンの上にボールを載せるとへこむように、時空も地球の重力によって歪んでいる。

GP-Bが検証した重力に関するもう一つの予言は、回転する物体が時空を引きずる「フレーム・ドラッギング」効果だ。

GP-Bには恒星の方向を測る光学機器「スター・トラッカー」を搭載。上空約650キロの極軌道での調査中、機器の一端をペガスス座の連星「IMペガシ(IM Pegasi)」に向け続けた。

アイザック・ニュートンが考えた宇宙、すなわち測地線効果やフレーム・ドラッギングが発生しない環境では、ジャイロスコープはIMペガシに対して永遠に傾かない。

一方、アインシュタインの理論が正しければ、ジャイロスコープの回転軸の方向は、地球の質量と自転の影響で徐々に変化することになる。

「例えば自転する地球を蜂蜜のビンに沈めたとしよう。蜂蜜や中の物体も引きずられて回ることになる」とエベリット氏は説明する。「同じことがジャイロスコープでも起こっている」。

調査チームはデータを綿密に調べ、ジャイロスコープの角度が1年間に約6600ミリ秒角(約0.0018度)ずれていると発見した。「1ミリ秒角は16キロ先の人毛の太さに相当する。GP-Bの高精度でなければ確認できなかっただろう」とエベリット氏は語る。

実際、非常に小さな変化なので、アインシュタインは測定不能だと考えていた。1953年の著書『The Meaning of Relativity』(邦題:『相対論の意味』)に、「フレーム・ドラッギング効果は理論上存在するが、その規模は小さすぎるため実験室では確認できな い」と記している。

偉大な科学者の予言を証明したエベリット氏は今回の結果に満足している。「NASAの尽力で実際に測定できたのは大きな進歩だ」。

ミズーリ州セントルイスにあるワシントン大学の物理学者クリフォード・ウィル氏は、「測地線効果とフレーム・ドラッギングは広く認識されていたが、画期的な実験でようやく証明できた」と同じ記者会見で発言した。

ウィル氏はプロジェクトに参加していないものの、「フレーム・ドラッギング効果の測定は、はるか遠宇宙における謎の解明につながるかもしれない」と期待を寄せている。

引用元: ニュース – 科学&宇宙 – NASAの衛星、一般相対性理論を実証(記事全文) – ナショナルジオグラフィック 公式日本語サイト.

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