آموزش نجوم و اخترفیزیک مقدماتی – تأخیر شیپرو

یکی از اقداماتی که در جهت تأیید نظریه‌ی نسبیت اینشتین، در ارتباط با انحنای فضا-زمان در نتیجه‌ی جرم خورشید به عمل آمد، مربوط به مشاهدات راداری است که از سیاره‌ی مریخ صورت گرفته است.

در دهه‌ی ۱۹۶۰،  اروین شیپیرو (Irwin A. Shipiro) دریافت که راه بسیار دقیق دیگری برای آزمایش نظریه‌ی نسبیت اینشتین وجود دارد.

شیپرو که از پیشروان اخترشناسی راداری است، دریافت زمانی‌که یک پالس راداری برای عزیمت به یک سیاره و برگشت از آن صرف می‌کند، در صورت عبور این پالس از نزدیکی خورشید، تحت تأثیر قرار خواهد گرفت.

Shipiro Delay

در قسمت (الف) شکل،  ابتدا مسیر مستقیمی که یک پالس راداری برای رفت و برگشت به مریخ طی می‌کند، را نشان می‌دهد. اگر اینگونه فرض کنیم که خورشید وجود ندارد، در نتیجه پالس راداری در یک خط راست و مستقیم طی طریق خواهد کرد.

در قسمت (ب) شکل،  در نتیجه‌ی انحنای فضا توسط خورشید، پالس رادارای ارسال شده در این مسیر، به مریخ نخواهد رسید. بلکه به سمت چپ منحرف خواهد شد.

در قسمت (ج) شکل، همانطور که می‌بینید، پالسی به مریخ خواهد رسید که مسیر آن، نسبت به مسیر اصلی کمی متمایل به راست باشد، در نتیجه انحنای فضا در نزدیکی خورشید، آن را به سمت مریخ کج می‌نماید. انعکاس این پالس نیز در راه برگشت، دقیقاً همین مسیر را خواهد پیمود. از آنجا که این پالس برای رفت و برگشت به مریخ باید مسیر طوالانی‌تری را بپیماید، زمان طولانی‌تری نیز در صورت حضور خورشید نیاز خواهد داشت. بنابراین پالس راداری دچار تأخیر می‌گردد. این حالت که تأخیر شیپرو نام گرفته است، می‌تواند تا ۲۰۰ نانوثانیه نیز برسد و آزمایش بسیار خوبی برای نظریه‌ی اینشتین است.

با استفاده از تأخیر شیپرو و کنترل سیگنال‌های فضاپیما به هنگام عبور مسیر این سیگنال‌ها از نزدیکی خورشید، آزمایش‌های دقیق‌تر دیگری نیز انجام شدند. در سال ۱۹۷۹،  تأخیر شیپرو، با دقت یک در هزار و با مشاهده‌ی سیگنال‌های ارسال شده به فضاپیمای وایکینگ در مریخ و سیگنال‌های دریافت شده از آن، مورد اندازه‌گیری قرار گرفت.

اخیراً مشاهدات انجام شده توسط دانشمندان ایتالیایی، با استفاده از داده‌های فضاپیمای کاسینی متعلق به ناسا،  که در سال ۲۰۰۲ به سوی زحل فرستاده شد، نظریه‌ی نسبیت عام اینشتین را با دقت ۵۰ برابر بیشتر از اندازه‌گیری‌های قبلی، مورد تأیید قرار داده است. در آن زمان این فضاپیما و زمین هر کدام در یک طرف خورشید قرار داشتند و فاصله‌ی میان این دو بیشتر از یک میلیارد کیلومتر بود. به همین دلیل تغییر زمان سفر سیگنال‌های رادیویی، در یک مسیر رفت و برگشت به هنگام عبور آن‌ها از نزدیکی خورشید،‌ به طور دقیق مورد اندازه‌گیری قرار گرفت. از ایستگاه شبکه دیپ اسپیس (Deep Space Network Station) در گلداستون کالیفرنیا سیگنالی ارسال شد که به سمت فضاپیما در آن سوی خورشید رفت و از آنجا به گلداستون بازگشت. استفاده از دو بسامد برای اندازه‌گیری‌های هم زمان، حذف اثرات جو خورشیدی بر روی سیگنال‌ را میسر ساخت و زمان دقیقی از این مسیر رفت و برگشت را به دست داد.

آزمایش کاسینی نظریه‌ی اینشتین را با صحت ۲۰ در میلیون تأیید نمود.

http://en.wikipedia.org/wiki/Shapiro_delay

image_pdfimage_print
(5 نفر , میانگین : 4٫00 از 5)
لینک کوتاه مقاله : http://bigbangpage.com/?p=4280
اسماعیل جوکار

اسماعیل جوکار

نویسنده این مطلب: اسماعیل جوکار، دانشجوی مقطع کارشناسی فیزیک، علاقمند به فیزیک، نجوم و کیهان شناسی می باشد و به عنوان نویسنده در وب سایت بیگ بنگ فعالیت می کند.

شما ممکن است این را هم بپسندید

یک پاسخ

  1. شهباز گفت:

    بسیار بسیار عالی بود

پاسخ دهید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *