Πώς ένα σωματίδιο μπορεί να σταθεί ακόμα σε περιστρεφόμενο χωροχρόνο

Στο πλαίσιο της γενικής σχετικότητας, ένα περιστρεφόμενο χωροχρόνο αναφέρεται σε μια περιοχή όπου βρίσκεται σε κίνηση ο ιστός του ίδιου του χωροχρόνου. Αυτή η κίνηση μπορεί να προκληθεί από την παρουσία μαζικών περιστρεφόμενων αντικειμένων, όπως μαύρες τρύπες ή αστέρια νετρονίων. Σε ένα τέτοιο περιστρεφόμενο χωροχρόνο, είναι δυνατό για ένα σωματίδιο να παραμείνει ακίνητο σε σχέση με το τοπικό πλαίσιο αναφοράς, παρά τη συνολική περιστροφή του χωροχρόνου. Αυτό το φαινόμενο μπορεί να συμβεί λόγω ενός συνδυασμού παραγόντων, συμπεριλαμβανομένης της ισορροπίας μεταξύ των βαρυτικών δυνάμεων και των φυγοκεντρικών δυνάμεων.

Εξετάστε ένα τεράστιο περιστρεφόμενο αντικείμενο, όπως μια μαύρη τρύπα. Καθώς η ύλη πέφτει προς τη μαύρη τρύπα, κερδίζει γωνιακή ορμή και αρχίζει να περιστρέφεται γύρω από τη μαύρη τρύπα. Αυτό το τροχόσπιτο δημιουργεί ένα "φαινόμενο σύρματος" στον περιβάλλοντα χωροχρόνο, προκαλώντας την περιστροφή του μαζί με το θέμα. Η περιστροφή του χωροχρόνου περιγράφεται από την έννοια της προβολής πλαισίου.

Τώρα, φανταστείτε ένα σωματίδιο που βρίσκεται κοντά στο περιστρεφόμενο μαζικό αντικείμενο. Το σωματίδιο βιώνει τη βαρυτική έλξη του μαζικού αντικειμένου, το οποίο τείνει να τραβήξει το σωματίδιο προς το κέντρο. Ταυτόχρονα, το περιστρεφόμενο χωροχρόνο ασκεί μια φυγοκεντρική δύναμη στο σωματίδιο, το οποίο δρα προς τα έξω από το κέντρο περιστροφής. Σε ορισμένες συνθήκες, αυτές οι δύο δυνάμεις μπορούν να εξισορροπήσουν ο ένας τον άλλον έξω, με αποτέλεσμα το σωματίδιο να φαίνεται να στέκεται ακόμα σε σχέση με το τοπικό πλαίσιο αναφοράς.

Αυτό το φαινόμενο αναφέρεται συχνά ως το φακό-φαινόμενο, το όνομά του από τους φυσικούς Joseph Lense και Hans Thirring που το προέβλεπαν το 1918. Σε περιστρεφόμενο χωροχρόνο, η καμπυλότητα του χωροχρόνου επηρεάζεται από την περιστροφή, οδηγώντας στην εξισορρόπηση των δυνάμεων που επιτρέπει στο σωματίδιο να παραμένει ακίνητο.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι η ικανότητα ενός σωματιδίου να στέκεται ακόμα σε περιστρεφόμενο χωροχρόνο εξαρτάται από τις συγκεκριμένες συνθήκες της κατάστασης, συμπεριλαμβανομένης της δύναμης του βαρυτικού πεδίου και του ρυθμού περιστροφής του χωροχρόνου. Ωστόσο, το φαινόμενο φακών-θραύσης παρέχει μια ενδιαφέρουσα εικόνα της περίπλοκης φύσης των περιστρεφόμενων διαστημικών χρόνων και της αλληλεπίδρασης μεταξύ της βαρύτητας και της κίνησης της ύλης.