Tudomány: A fonódó tömeg valóban lefogy?

tömeg

Tavaly év végén két japán kutató megdöbbentően állította, hogy amikor egy giroszkóp egy értelemben forog, akkor fogy, de súlya változatlan marad, ha ellenkező értelemben forog. Más fizikusok megpróbálják megismételni a kísérletet, és máris vannak az első eredmények.

Az eredeti kísérletezők, Hideo Hayasaka és Sakae Takeuchi, a Tokohu Egyetemről giroszkópot tettek a kémiai mérleg egyik karjára, és elektromos forgatással forgatták a rotort. Ezután megmérték a forgás sebességét.

Hayasaka és Takeuchi megállapította, hogy amikor egy giroszkóp az óramutató járásával megegyező irányban forog - felülről nézve rá -, akkor lefogy. Az elveszített mennyiség csak a nyugalmi súlyának egy százaléka. A kutatók azt is megállapították, hogy minél gyorsabban forog a giroszkóp, annál nagyobb súlyt veszít (lásd az ábrát). Munkájukat a Physical Review Letters-ben tették közzé (63. évfolyam, 2701. o.).

A japán eredmények annyi nyilvánosságot kaptak az Egyesült Államokban, hogy Robert Park, az American Physical Society (amely kiadja a Physical Review Letters-t) szerint: ‘Elárasztottak minket a világ minden tájáról érkező hívások. A legtöbben olyan emberekből származnak, akik azt állítják, hogy nekik volt az első ötletük; egyesek szerint szabadalom van rá; többen rámutattak, hogy a repülő csészealjak így működnek. ”

Hirdetés

A japán állítás nem az első a maga nemében. például Eric Laithwaite, a lineáris motor feltalálója számos észrevételt tett a giroszkópok sajátos tulajdonságairól, amikor az 1970-es években a londoni Imperial College-ban volt. És maga Hayasaka legalább 10 évig dolgozott a problémán. A giroszkópokkal kapcsolatos alapvető eredményeit 1978-ban tette közzé egyeteme technológiai jelentéseiben.

Számos bizonyíték azt sugallja, hogy Hayasakának és Takeuchinak a játékvezetők kritikus jelentésének sorozatát kellett megválaszolniuk, mielőtt papírjukat elfogadták volna. A Physical Review Letters 18 hónappal a kézhezvétele után jelentette meg cikkét, ami kivételes késést jelent egy tudományos leveleket tartalmazó folyóirat számára. A két kutató pedig tanulmányának második felét a lehetséges kritikák előrejelzésére és megválaszolására fordítja.

A legtöbb tudós szkeptikus az állításokkal szemben. Nem tudják megmagyarázni a megfigyelt súlycsökkenés nagyságát a Newton gravitációs elméletének egyik olyan korrekciójával sem, amelyet általában alkalmaznak. És nincs más olyan fizikai hatás, amelyet tudnának, amely a giroszkóp forgási irányától függ.

A kutatók nagy figyelmet fordítanak az ellentmondásos és kényes kísérletek két aspektusára, mint például ez. Először az úgynevezett „szisztematikus hatásokat” keresik. Ezek a kutatók által mérni kívánt jelenséghez hasonló eredményeket hozhatnak. Másodszor azt kérdezik, hogy a kísérletezők következtetését igazolják-e adataik minősége?.

Hayasaka és Takeuchi kísérlete esetén eredményeinek két egészen nyilvánvaló alternatív oka van. Először is, a kísérlet különböző komponensei kölcsönhatásba léphetnek elektromos vagy mágneses eszközökkel. Másodszor, mechanikai hatások lehetnek az egyensúlyban.

A kísérletezők megpróbálták elhárítani mindkét problémát. Csökkentették a mágneses hatások lehetőségét azáltal, hogy megismételték a kísérletet különböző körülmények között: például felfordították a giroszkópot, és az egész készüléket egy mágneses terektől védett helyiségbe tették.

E lépések ellenére más kutatók még mindig feltételezték, hogy kölcsönhatás léphet fel a rotor forgatásához használt elektromos alkatrészek, vagy a forgás mérésére használt eszköz és a berendezés között. Azt is felvetették, hogy elektromos töltés rakódhatott le a rotorra.

Hayasaka és Takeuchi megkísérelték ellensúlyozni a készülék mechanikai viselkedésével kapcsolatos spekulációkat azzal, hogy megismételték a kísérletet egy elektronikus mérleg segítségével. De még mindig van egy probléma. Mindkét esetben a giroszkóp lelassulva átadja a szögletét az egyensúlynak. Ha valamilyen módon nem rögzítenék, akkor az egyensúly elkezdett forogni maga körül.

Egyes fizikusok azt feltételezik, hogy az egyensúly olyan erőket biztosít, amelyek ahhoz szükségesek, hogy megbirkózzanak a giroszkóp lefelé forgatásával, oly módon, hogy az helytelenül regisztrálja a súlyt az egyik forgásirány mellett, a másik viszont nem. A kémiai egyensúly szempontjából ez akkor fordulhat elő, ha a késélű forgást nem tökéletesen elkészítik.

A kísérlet kritikájának második lépése az a feltételezés, hogy a kísérletezők valóban felmérték, mit szándékoznak mérni. A kérdés akkor az: A mérések pontossága igazolja-e az állítást? Jelen esetben Hayasaka és Takeuchi adatai túl jól néznek ki - mért pontjaik túl közel vannak az egy rajthoz, amelyet rajtuk keresztül húztak, összehasonlítva az egyes mérések hibáival. Statisztikailag többüknek - körülbelül minden harmadiknak - el kellene feküdnie a vonaltól.

A kísérlet igazi tesztje természetesen akkor következik be, amikor más csoportok megismétlik. Az első ilyen jelentések most érkeznek. A magasan elismert közös Laboratóriumi Astrofizikai Intézet és a Colorado Boulderben működő Nemzeti Szabványügyi és Technológiai Intézet csapata megismételte a kísérletet. Jim Faller és munkatársai nem számoltak be rendellenes csökkenésről giroszkópjuk súlyában.

Ha a japán eredmények igazak, a következmények mélyek lennének. A repülő csészealjak magyarázata továbbra is valószínűtlen, mert a giroszkópnak 200 millió fordulat/perc sebességgel kellene forognia, hogy ellensúlyozza súlyát! A fő következmény a gravitációs erő jelenlegi megértésének megdöntése lenne. A forgatáson alapuló hatások nem új keletűek; Einstein maga is előre látta a lehetőségüket.

A jelen állítások zavarba ejtő része az lenne, hogy a hatás sokkal nagyobb, mint amit a meglévő spin-hatású elméletek elfogadhatóan be tudnának fogadni. Valóban, ha ugyanaz az effektus vonatkozik az elemi részecskék fonására, megfigyelhető lehet az Einstein „ekvivalencia elvének” tesztelésével kapcsolatos kísérletek eredménye: hogy minden test azonos gravitációs gyorsulást tapasztal. Hasonlóképpen lehetnek hatások az atomspektrumokban is.