Эфект Шапіра

Эфект Шапіра (таксама вядомы як гравітацыйная затрымка сігналу) — адзін з эфектаў агульнай тэорыі адноснасці, абумоўлены гравітацыйным запаволеннем часу^[en]. З-за гэтага эфекту ў полі прыцягнення электрамагнітныя сігналы ідуць даўжэй, чым пры адсутнасці гэтага поля.

Гісторыя адкрыцця

Упершыню эфект быў адзначаны ў 1964 годзе амерыканскім астрафізікам Ірвінам Шапіра. Шапіра прапанаваў эксперымент, у ходзе якога радыёхвалі адбіваліся ад паверхні Венеры і Меркурыя і вярталіся на Зямлю. Вылічэнні Шапіра прадказвалі, што пры некаторым размяшчэнні Зямлі, Сонца і Венеры чаканы час затрымкі сігналу ў выніку ўзаемадзеяння гравітацыйнага поля Сонца будзе больш за 200 мікрасекунд^[1].

Першыя эксперыментальныя дадзеныя, атрыманыя ў 1966—1967 гадах у абсерваторыі MIT, супалі з прадказаннямі Шапіра^[2]. З тых часоў папраўкі былі пацверджаныя больш дакладнымі эксперыментамі як у Сонечнай сістэме, так і ў кампактных сістэмах падвойных зорак.

Вылічэнне затрымкі

Вылічэнне затрымкі часу для святла ў полі кропкавай масы

Для сігналу, які вандруе вакол кропкавай масы, затрымка можа быць вылічана па наступнай формуле:

${\displaystyle \Delta t=-{\frac {2GM}{c^{3}}}\log(1-\mathbf {R} \cdot \mathbf {x} ).}$

Тут ${\displaystyle \mathbf {R} }$ — гэта адзінкавы вектар, накіраваны ад назіральніка да крыніцы, а ${\displaystyle \mathbf {x} }$ — адзінкавы вектар, накіраваны ад назіральніка да гравітуючай кропкі масы M.

Формула можа быць перапісана ў іншым выглядзе:

${\displaystyle \Delta x=-R_{s}\log(1-\mathbf {R} \cdot \mathbf {x} ),}$

дзе Δx — гэта эфектыўнае павелічэнне шляху святла, а ${\displaystyle R_{s}={\frac {2GM}{c^{2}}}}$ — радыус Шварцшыльда.

Зноскі

1. Irwin I. Shapiro (1964). "Fourth Test of General Relativity". Physical Review Letters. 13: 789–791. doi:10.1103/PhysRevLett.13.789.
2. Irwin I. Shapiro, Gordon H. Pettengill, Michael E. Ash, Melvin L. Stone, William B. Smith, Richard P. Ingalls, and Richard A. Brockelman (1968). "Fourth Test of General Relativity: Preliminary Results". Physical Review Letters. 20: 1265–1269. doi:10.1103/PhysRevLett.20.1265.

Спасылкі

• Обнаружена нейтронная звезда очень большой массы Архівавана 9 лістапада 2010. (иллюстрация эффекта Шапиро)