Multe dintre marile mistere ale naturii vin în triade. De ce spaţiul are trei dimensiuni (unele pe care nu le vedem, oricum)? De ce sunt trei dimensiuni fundamentale în fizică: masa m, lungimea l şi timpul t? De ce sunt trei constante în natură?

 

 

 

Relativitatea. Undele gravitaţionale (10)

Adică: constanta gravitaţională a lui Newton G, viteza luminii c şi constanta lui Planck h? De ce sunt trei generaţii de particule fundamentale în Modelul Standard (ex: quarcurile up/down, charm/strange şi top/down)? De ce găurile negre au doar 3 proprietăţi: masa, sarcina şi spinul? Nimeni nu ştie răspunsul la aceste întrebări, nici dacă şi cum acestea pot fi conectate. Dar unii au căutat indicii studiind cu atenţie spinul.



Influenta Terrei
Spaţiu-timpul este curbat şi răsucit de masa şi mişcarea de rotaţie în jurul propriei axe a Pământului


Suntem toţi familiari cu rotaţia în lumea macroscopică a balerinilor, planetelor şi galaxiilor. Spinul în lumea microscopică este mai subtil şi se supune unor reguli care sunt în acelaşi timp familiare (ex: conservarea momentului cinetic), dar şi neintuitive (ex: cuantificarea şi spinul 1/2 al fermionilor, care în lumea microscopică ar corespunde unor obiecte care se rotesc 720, nu 360 grade înainte de a ajunge în poziţia iniţială). Şi mai abstracte sunt cantităţi numite "isospin", care este analogă spinului obişnuit în anumite privinţe, dar care guvernează comportamentul forţelor nucleare slabă şi tare (rotaţia de 180 de grade a isospinului, de exemplu, transformă protonul într-un neutron) şi al torsiunii, un termen matematic legat de distorsiunea intrinsecă a spaţiu-timpului (aceasta apare în anumite extensii ale relativităţii generale, dar Einstein însuşi o stabilise ca fiind zero). Există conexiuni între aceste manifestări ale spinului din lumea macro şi cea microscopică? Duc aceste conexiuni către direcţia în care e posibil ca teoria gravitaţiei să fie extinsă pentru a putea fi unificată cu alte forţe ale naturii? O generaţie de fizicieni de la Einstein încoace s-a gândit la aceste întrebări, acestea fiind parte a  motivului pentru care Sonda Gravitaţională B este aşa de importantă, nu doar ca un alt test al teoriei generale a relativităţii, ci ca element generator al unor noi progrese privind natura spaţiu-timpului însuşi.

Laureatul premiului Nobel C.N. Yang a scris într-o scrisoare adresată administratorului NASA, James M. Beggs în 1983 că teoria generală a relativităţii "deşi superbă, va trebui amendată [...] oricare ar fi noua simetrie geometrică, probabil că va include spinul şi rotaţia, care sunt conectate la un concept geometric profund numit torsiune. [...] Experimentul propus de Stanford (Sonda Gravitaţională B) este în mod special interesant, întrucât se focalizează pe spin. Nu va fi surprinzător dacă rezultatele vor fi în dezacord cu teoria lui Einstein".

Gravito-electromagnetismul (12)

Traducere după Spacetime & Spin, cu acordul autorului.