Profundizando en la Tierra para probar la teoría de la relatividad de Einstein

Un giroscopio medirá un pequeño efecto en la Tierra, predicho en 1918 por la teoría de la relatividad general de Einstein.

Se ha enterrado un giroscopio basado en láser en las profundidades del núcleo de la Tierra para medir la rotación de nuestro planeta.

El ambicioso experimento, revelado en un nuevo artículo, debería ser lo suficientemente preciso como para revelar los efectos de la teoría general de la relatividad de Einstein.

Un grupo del Instituto Nacional Italiano de Física Nuclear (INFN) Laboratori Nazionali del Gran Sasso (LNGS) creó un prototipo del experimento subterráneo.

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El arreglo medirá la precesión que sufre la Tierra debido a un efecto relativista llamado efecto Lente-Sed. Cuando un objeto masivo como la Tierra gira, en realidad atrae el espacio y el tiempo a su alrededor.

El efecto se puede considerar como retorcer una cuchara en miel. Cualquier miel alrededor de la cuchara será arrastrada con ella cuando la cuchara se tuerza.

Los investigadores midieron por primera vez el pequeño efecto en la Tierra, predicho en 1918, en 1998, cuando rastrearon los cambios en la órbita de dos satélites que orbitan la Tierra. El nuevo experimento revelará pequeños cambios en la velocidad de rotación desde el marco de referencia, midiendo la velocidad de rotación de la Tierra desde la profundidad interior en lugar de la referencia a las estrellas.

“Este efecto es detectable como una pequeña diferencia entre el valor de la tasa de rotación de la Tierra medida por un observador terrestre y el valor medido en un marco de referencia inercial”, dijo Jacopo Belfi, autor principal.

En este caso, un marco de referencia inercial significa que la medición tiene lugar en algún lugar que se mueva en relación con la Tierra.

“Esta pequeña diferencia es generada por la masa de la Tierra y el momento angular y fue predicha por la teoría de la relatividad general de Einstein. Desde un punto de vista experimental, necesitamos medir el vector de la velocidad de rotación de la Tierra con una precisión relativa mejor que una parte por mil millones. , correspondiente a una resolución rotacional absoluta de 10-14 [radians per second]. “

Se espera que el prototipo pueda medir al menos una parte por mil millones dentro de unas pocas horas del tiempo de medición.

El experimento será la primera instalación subterránea profunda de un giroscopio de anillo láser (RLG) capaz de medir la velocidad de rotación de la Tierra con una resolución máxima de 30 picoradios / segundo. Pero también se utilizará para rastrear terremotos.

Según Belfi, “las instalaciones subterráneas de grandes RLG, sin perturbaciones superficiales, también pueden proporcionar información útil sobre la geodesia, la rama de la ciencia que se ocupa de la forma y el área de la Tierra”.

“Una peculiaridad de … la instalación es que está ubicada intencionalmente en un área con alta sismicidad en el centro de Italia”, dijo Belfi. “A diferencia de otras grandes instalaciones de RLG, [it] De hecho, puede explorar las rotaciones sísmicas inducidas por terremotos cercanos. “

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