[論文レビュー] Physics of Extreme Gravitomagnetic and Gravity-Like Fields for Novel Space Propulsion and Energy Generation

Jochem Häuser, Walter Dröscher|arXiv (Cornell University)|Apr 16, 2011

Astro and Planetary Science参考文献 11被引用数 4

ひとこと要約

本論文は、低温下の回転する超伝導リングおよびディスクで測定された異常で極端な重力磁気的場について調査しており、一般相対性理論が予測する値よりも18桁も大きな場が測定された。これは、新しい非ニュートニアンな重力的メカニズムを示唆する。確認されれば、重力に類似した推進力やエネルギー生成が可能となり、現在の一般相対性理論に基づくモデルに挑戦し、重力工学のための新しい物理学を示唆する。

ABSTRACT

In 2006 Tajmar et al. reported on the measurements of extreme gravitomagnetic fields from small Nb rings at cryogenic temperatures that are about 18 orders of magnitude larger than gravitomagnetic fields obtained from GR (general relativity). Cifuolini in 2004 and the NASA-Stanford Gravity Probe-B experiment in 2007 confirmed the Lense-Thirring effect as predicted by GR (gravitomagnetic fields generated by a rotating massive body, i.e. Earth) within some 10%. In 2007 gravitomagnetic fields generated by a rotating cryogenic lead disk were measured by Graham et al. Though these measurements were not conclusive (the accuracy of the laser gyrometer was not sufficient to produce a standard deviation small enough) their experiment seems to have seen the same phenomenon reported earlier by Tajmar et al., termed parity violation. This means that gravitomagnetic fields produced by the cryogenic rotating ring or disk vary substantially and change sign for clockwise and counter-clockwise directions of rotation. The experimental situation therefore occurs to be contradictory. On the one hand GR has been confirmed while at the same time, there seems to be experimental evidence for the existence of extreme gravitomagnetic fields that cannot be generated by the movement of large masses. If these experiments can be confirmed, they give a clear indication for the existence of additional gravitational fields of non-Newtonian nature. As was shown by the GP-B experiment, measuring gravitomagnetic fields from GR poses extreme difficulties. Therefore a novel physical mechanism should exist for the generation of gravity-like fields, which might also provide the key to gravitational engineering similar to electromagnetic technology.

研究の動機と目的

• 低温下の回転する超伝導リングおよびディスクから生じる異常で大きな重力磁気的場の存在を調査すること。
• 一般相対性理論の予測と、予想よりも18桁も大きな場が測定された実験的測定値との間にある矛盾を解明すること。
• これらの場が一般相対性理論を超えた新しい物理的メカニズムに起因するかどうかを特定し、重力工学の可能性を検討すること。
• 観測された場の挙動におけるパリティの破れの役割を検討すること。特に、回転の向きに応じて場の向きが反転する現象について。
• これらの発見が、重力に類似した場に基づく新しい宇宙推進およびエネルギー生成技術に与える影響を評価すること。

提案手法

• 低温下のニッケル超伝導リングを用いて、磁場および重力磁気的場の高精度測定を実施する。
• 重力磁気的場が回転方向（時計回り対反時計回り）に依存するかを分析し、パリティの破れ効果をテストする。
• 一般相対性理論の予測、特にLense-Thirring効果と実験結果を比較する。
• Tajmarらの発見と整合性があるかを評価するため、Gravity Probe-BおよびGrahamらの過去の実験データを評価する。
• レーザー干渉計を用いて、わずかな角運動量の変化および場の特徴を検出するが、精度に限界があることを踏まえる。
• 一般相対性理論を超えるメカニズムが、巨大な重力に類似した場を生成可能かどうかを評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 低温下の小規模な回転超伝導リングで、一般相対性理論の予測値よりも18桁も大きな極端な重力磁気的場を生成できるか？
• RQ2 なぜ超伝導体の回転方向を反転させると、重力磁気的場の符号が反転するのか。これはパリティの破れを示唆している。
• RQ3 Tajmar らおよび Graham らの実験結果は、Gravity Probe-B が確認した Lense-Thirring 効果とどのように一致するか？
• RQ4 このような巨大で一般相対性理論に従わない重力磁気的場を説明する物理的メカニズムは何か？
• RQ5 確認されれば、これらの場は実用的な宇宙推進およびエネルギー生成技術に応用可能になるか？

主な発見

• Tajmar らは、低温下のニッケル超伝導リングで測定した重力磁気的場が、一般相対性理論の予測値よりも約18桁も大きいことを確認した。
• 測定された場はパリティの破れを示しており、回転方向（時計回り対反時計回り）に応じて符号が変化しており、標準的でない物理的メカニズムを示唆している。
• レーザー干渉計の精度が低いにもかかわらず、Graham らは回転する低温鉛ディスクでも同様の効果を観測しており、Tajmar の発見と整合性があることを示唆している。
• Gravity Probe-B 実験は、地球の回転に起因する Lense-Thirring 効果（重力磁気的場）を約10％の精度で確認しており、一般相対性理論の予測が巨視的スケールで正当であることを裏付けている。
• 一般相対性理論で確認された重力磁気的場と、小規模な超伝導系で観測された異常で大きな場が共存することは、現在の物理学に根本的な矛盾をもたらしている。
• 確認されれば、これらの結果は、巨大な質量を持つ回転体を必要としないが、強い重力に類似した場を生成できる新しい非ニュートニアンな重力的メカニズムの存在を示唆する。