Festiwal Nauki w Centrum Fizyki Teoretycznej PAN

Prezentacja na temat: "Festiwal Nauki w Centrum Fizyki Teoretycznej PAN"— Zapis prezentacji:

1 Festiwal Nauki w Centrum Fizyki Teoretycznej PAN
Anomalia sond Pionier Czy winne jest światło? 16 września 2006

2 Sondy kosmiczne Pionier
Program badania Układu Słonecznego Lata , 20 sond Pierwsze misje: w kierunku Księżyca, między orbitą Ziemi a Wenus, pomiary promieniowania Słońca Najsłynniejsze: Pionier 10 i 11 Badanie zewnętrznych planet: Jowisza i Saturna Pierwsze sztuczne obiekty, które opuściły Układ Słoneczny sondy Pioneer, kiedy wystrzelone, po co,

3 Pionier 10 i 11

4 Gdzie teraz jest Pionier 10?
Za ok. 2 mln lat dotrze do Aldebarana... 90 razy dalej od Słońca niż Ziemia, światło przebywa tę odległość w ponad 12 godzin że się mierzy odległość i prędkość, że jest przyspieszenie nie wiadomo skąd. ...z tabliczką - listem do kosmitów 

5 przyciąganie grawitacyjne
Anomalia sond Pionier Przed wystrzeleniem sondy kosmicznej oblicza się jej przewidywaną orbitę, uwzględniając m.in.: ? tory planet przyciąganie grawitacyjne efekty relatywistyczne... Można następnie porównać przewidywane położenie i prędkość z rzeczywistym. że się mierzy odległość i prędkość, że jest przyspieszenie nie wiadomo skąd. W przypadku sond Pionier nie zgadza się! Pomiary wykazują, że sondy są hamowane pewną niewielką, nie przewidzianą siłą!

6 Jak mierzyć prędkość sondy?
Do bardzo dokładnego mierzenia prędkości Pioniera wykorzystuje się efekt Dopplera. Wysokość dźwięku zależy od prędkości jego źródła: Podobnie jest dla fal radiowych: v Wyższy dźwięk Niższy dźwięk Jak się mierzy prędkość sondy, odległość...

7 Anomalia sond Pionier (2)
Można obliczyć, o ile powinna zmienić się częstość sygnału radiowego po przesłaniu go do sondy i z powrotem... Wykres pochodzi z pracy Indication, from Pioneer 10/11..., J.D. Anderson i in. ... a następnie porównać tę częstość z wynikiem obserwacji. Gdzie tkwi błąd? Tego nikt nie wie!!!

8 Czy winne jest światło? Pierwsza z możliwości: za anomalię odpowiada jakiś „klasyczny” efekt, którego nie wzięliśmy pod uwagę: nieznane, niewidoczne obiekty w Układzie Słonecznym pył międzyplanetarny, hamujący sondę rozszerzanie się Wszechświata Skąd wiadomo, że to jest "anomalia"? Odnieść się do tytułu - "czy winne światło", może do sposobu pomiaru albo wiatru słonecznego? ... Być może winne jest światło, dokładniej: fale radiowe, którymi mierzymy prędkość.

9 A może nowe prawa fizyki?
Skoro nie udaje się wyjaśnić anomalii Pioniera w obrębie znanych zjawisk, to może jesteśmy na tropie nowych praw fizyki? Zmieńmy teorię względności! Pole skalarne! Ciemna materia! Teoria strun! Zmodyfikowana grawitacja! Jeśli już wiadomo, że jest anomalne (nie artefakt z metody pomiaru), to jak się je próbuje wyjaśnić? Ze dwie zwykłe teorie i ze dwie odjechane.

10 Pierwsza planeta odkryta na podstawie matematycznych przewidywań:
Odkrycie Neptuna Pierwsza planeta odkryta na podstawie matematycznych przewidywań: tablice ruchu Urana obserwacje Urana pokazały rozbieżność z tablicami okazało się, że ruch Urana zaburza inna, nieznana planeta O tym, że pewnie wyjaśnienie jest zwyczajne, ale... różne rzeczy odkryto w fizyce w podobny sposób. Zaburzenia ruchu Urana udało się wyjaśnić w ramach znanej fizyki; ich badanie doprowadziło do odkrycia nowej planety.

11 Promieniowanie cieplne
Rozgrzane ciała świecą w różny sposób w zależności od temperatury. Długość fali Natężenie Klasyczna teoria Doświadczenie W tym przypadku badanie rozbieżności między teorią a doświadczeniem doprowadziło do mechaniki kwantowej, nowej teorii fizycznej. O tym, że pewnie wyjaśnienie jest zwyczajne, ale... różne rzeczy odkryto w fizyce w podobny sposób.

12 Co dalej z anomalią Pioniera?
Dokładne zbadanie anomalii sond Pionier może nas doprowadzić do lepszego zrozumienia znanych zjawisk fizycznych... Może o proponowanych misjach? ... a może nawet do odkrycia nowych praw fizyki! Dlatego warto przyjrzeć się temu zjawisku dokładnie!

13 Plany na przyszłość Może o proponowanych misjach? Ilustracja pochodzi z pracy A mission to explore the Pioneer anomaly, H. Dittus i in.