A Föld forgása a környező téridőt is befolyásolja. Einstein általános relativitáselméletének ezt a finom következményét már műholdakkal is vizsgálták. Egy kutatócsoport most laboratóriumi érzékelőt javasol hozzá, amely szélsőségesen lehűtött hélium kvantumtulajdonságait használná ki.
A Föld nem mozdulatlan színpadon forog. Az általános relativitáselmélet szerint a tömeg alakítja a téridő geometriáját, a forgó tömeg pedig további, egészen finom hatást kelt. Ezt nevezik inerciarendszer-vonszolásnak, angolul frame draggingnek.
Képszerűen úgy mondhatjuk, hogy bolygónk kissé magával húzza a környező téridőt. A hasonlat azonban nem jelenti, hogy a világmindenség valamilyen sűrű folyadék volna. A hatás például érzékeny giroszkópok tengelyirányának lassú változásában válik mérhetővé.
A NASA Gravity Probe B küldetése négy giroszkóppal vizsgálta a jelenséget Föld körüli pályán. A 2011-ben ismertetett eredmények összhangban álltak Einstein előrejelzésével, bár a mérés bizonytalanságát váratlan zavaró forgatónyomatékok is növelték. A parányi relativisztikus jel elkülönítése komoly elemzőmunkát igényelt.
Az új ötlet szerint a következő méréshez nem feltétlenül kellene elhagyni a Földet. Kai-Isaak Ellers és munkatársai a Physical Review Letters szeptember 17-én megjelent tanulmányában laboratóriumi méretű kísérletet írtak le. Elképzelésük novemberben kapott szélesebb sajtófigyelmet.
A tervezett érzékelő lelke egy hélium–4-et tartalmazó hurok. Megfelelően alacsony hőmérsékleten a hélium szuperfolyékonnyá válik, szokatlan áramlási tulajdonságokat mutat, és viselkedésében nagy léptékben is megjelennek kvantumjelenségek.
A hurkot apró nyílásokkal átjárt akadály szakítaná meg. Az ezen keresztüli kvantumos áramlás érzékenyen reagálhatna a forgáshoz kapcsolódó hatásokra. A kutatók az áramlás rezgésének változásából következtetnének a keresett jelre. A mérendő téridőhatás az általános relativitáselmélet következménye a kvantumfizika az érzékelés eszközét adná.
A bökkenő ott kezdődik, ahol a hétköznapi technika már régen feladná. A számítások az abszolút nulla fölött mindössze néhány ezred vagy század fokos tartományban ígérnek különösen kedvező érzékenységet. Itt a hőmozgás okozta zaj jelentősen csökkenhet.
Csakhogy ilyen hidegben a korábbi eszközök nyílásainál jóval kisebb, körülbelül egy nanométeres, vagyis egymilliárdod méteres átjárókra lenne szükség. A megfelelő anyagok fejlesztése folyamatban van, de a Live Science november 11-i beszámolója szerint még nem épültek be működő érzékelőbe.
A tanulmány ideális feltételek és rendkívül kis mechanikai veszteség mellett akár egy másodperc alatt elérhető, 0,2 százalékos pontosság lehetőségét számolja ki. Ez elméleti teljesítménybecslés, nem már bemutatott mérési eredmény. A megépítésnek és a zavaró hatások kezelésének még bizonyítania kell.
Ha sikerül, a műszer földi laboratóriumból kínálhatna új ellenőrzést a gravitáció elméletéhez. Egyelőre azonban Einstein következő vizsgájához még el kell készíteni a megfelelő vizsgatermet: egy héliummal teli hurkot, elképzelhetetlen hidegben.
