الهيليوم فائق الميوعة يستشعر دوران الأرض ⚡ экспресс
يُقترح إجراء تجربة مختبرية لقياس تأثير سحب الأطر المرجعية (frame-dragging) محليًا على الأرض باستخدام الخواص الكمومية العيانية للهيليوم-4 فائق الميوعة في جيروسكوب قائم على وصلة جوزيفسن واحدة. تم الحصول على تعبيرات لمساهمات تأثيرات السحب والجيوديسية وتوماس في ديناميكيات الجيروسكوب فائق الميوعة، ووُصفت طريقة قياسها تجريبيًا. تم تقدير عتبة الضوضاء الحرارية وتبين أنه عند درجات حرارة الملي كلفن، المتوقعة لوصﻻت جوزيفسن المستقبلية بمواد نانوية مسامية ثنائية الأبعاد، يمكن تحقيق حساسية عالية جدًا. باستخدام مواد ذات خسائر ميكانيكية ضئيلة، تصل الكثافة الطيفية للضوضاء إلى 5×10⁻¹⁷ راديان/ثانية/√هرتز عند 10 ملي كلفن، وهو ما يكفي لتمييز سرعة السحب بدقة 0.2% في ثانية واحدة، أي ما يعادل حساسية دورانية تبلغ دورة واحدة كل 4 مليارات سنة. هذه الحساسية الفائقة تكافئ قياس فرق في الزمن الخاص مقداره 10⁻³⁵ ثانية.
وفق نظرية أينشتاين، فإن دوران الأرض يجرّ معه الزمكان نفسه — كما تجرّ الملعقة العسل الكثيف. هذا التأثير ضعيف للغاية: نحو دورة واحدة كل مليارات السنين. لكن يمكن الإمساك به. يقترح العلماء تجربة على طاولة: يوضع كاشف حسّاس في هيليوم فائق الميوعة — سائل يتدفق دون أي احتكاك. يولّد الدوران دوامات كمومية مجهرية في الهيليوم، ويحصيها الجهاز بدقة مذهلة. تشير الحسابات إلى أنه سيلاحظ حتى دورة تستغرق أربعة مليارات سنة — أي ما يقارب عمر الأرض. ستتيح هذه الدقة اختبار نظرية الجاذبية مباشرة في المختبر، وليس فقط في الفضاء.
حساسية الجهاز تجعله يلتقط دورانًا أبطأ بتريليونات المرات من حركة عقرب الساعة. للمقارنة: عند الثقوب السوداء، يسرّع تأثير الجرّ هذا المادة إلى سرعات تقارب سرعة الضوء.
🎯 التأثير تنبأ به عام 1918، لكن قياسه لم يتم إلا في 2004 — بمساعدة الأقمار الصناعية.
🎬 في فيلم 'إنترستيلر'، يلفّ هذا التأثير الزمكان حول الثقب الأسود بقوة هائلة، مما يثير أمواجًا عملاقة على كوكب ميلر.