Credit: ESA-P. Carril/Wikimedia Commons/G. Porter
Twee teams van natuurkundigen hebben onafhankelijk van elkaar met behulp van de Galileo navigatiesatellieten – de Europese tegenhangers van de Amerikaanse GPS-satellieten – Einstein’s Algemene Relativiteitstheorie bewezen. Eén van de voorstellingen van de ART is het bestaan van de zogeheten gravitationele roodverschuiving en met een vijfvoudige verbetering van de vorige meting daarvan kon die roodverschuiving worden gemeten. In het kader van het GREAT (Galileo gravitational Redshift Experiment with eccentric sATellites) experiment werden de omloopbanen van de Galileo-satellieten 5 en 6 nauwkeurig in de gaten gehouden. Die satellieten zijn uitgerust met zeer nauwkeurige atoomklokken. Bij de lancering van die twee satellieten in 2014 was iets fout gegaan: de derde trap van de Sojoez raket had de Galileo satellieten in een incorrecte baan om de aarde afgeleverd, een zeer elliptische baan. Voor navigatiedoeleinden zijn de Galileo 5 en 6 sindsdien niet meer geschikt. Maar voor het testen van de ART bleken ze zeer geschikt te zijn.
Iedere dag moeten de satellieten een verschil overbruggen van 8500 km tussen het laagste en hoogte punt in de baan om de aarde (zie de afbeelding hieronder).
Credit: ESA.
En dan komt meteen Einstein’s Algemene Relativiteitstheorie uit 1915 om de hoek kijken. Die theorie zegt iets over de werking van de zwaartekracht én de invloed daarvan op de ruimte en tijd. Met name dat laatste aspect is van belang. Want de ART zegt dat tijd langzamer gaat lopen als het dichterbij een massief object komt. Massa vertraagt tijd dus. En dat konden de twee teams dankzij de twee Galileo satellieten in hun verkeerde, sterk elliptische banen én de precieze atoomklokken aan boord zeer nauwkeurig meten.
Credit: ESA.
Uitkomst van de metingen, die meer dan duizend dagen in beslag namen, was dat men de ’tijddillatatie’ als gevolg van de gravitationele roodverschuiving, heel precies kon meten: tussen het hoogste en laagste punt in de baan zit 370 nanoseconde (miljardste van een seconde) verschil, exact de voorspelling van de ART. De meetfouten waren kleiner dan 4 picoseconde, dat is vier miljoenste van een miljoenste van een seconde.
Het meten met Galileo 5 en 6 vormt zoveelste bewijs dat de ART klopt. In twee artikelen in de Physical Review Letters – deze en deze – zijn de resultaten gepubliceerd. Bron: ESA.
