De aarde draait niet alleen om haar eigen as. Ze sleept de ruimtetijd zelf met zich mee, als een lepel die langzaam ronddraait in dikke honing. Dit effect, voorspeld door de algemene relativiteitstheorie en bekend als het meetrekken van inertiaalstelsels of het Lense-Thirring-effect, kon tot nu toe alleen met behulp van satellieten worden geregistreerd, door jarenlang hun banen te observeren.
Nu hebben natuurkundigen een methode voorgesteld om hetzelfde rechtstreeks in het laboratorium te meten — in slechts enkele seconden. Een groep onderzoekers onder leiding van Kai-Isaac Ehlers van de Universiteit van Californië in Berkeley beschreef in Physical Review Letters het ontwerp van een kwantumsensor op basis van supervloeibaar helium. Het apparaat is een ringvormig microkanaal met een nanoporeus tussenschot, waar helium bij extreem lage temperaturen alle inwendige wrijving verliest en een analoog van een josephsoncontact vormt.
Elke, zelfs verwaarloosbaar kleine rotatie verandert de kwantumeigenschappen van het stromende helium. Deze veranderingen kunnen gemakkelijk via het contact worden uitgelezen, waardoor de sensor verandert in een uiterst gevoelige gyrometer. Volgens de berekeningen van de auteurs zal de meetnauwkeurigheid van het meetrekken van de ruimtetijd 0,2 procent bereiken — dezelfde als bij de beste satellietexperimenten, maar in één seconde in plaats van jarenlange observaties.
Een dergelijke snelheid opent nieuwe mogelijkheden. Het laboratoriuminstrument zal niet alleen in staat zijn om Einsteins voorspellingen met hoge nauwkeurigheid te bevestigen, maar ook om alternatieve zwaartekrachtstheorieën te testen, waarin het meetrekkingseffect kan verschillen. Bovendien zal de technologie toepassing vinden in navigatie, geofysica en mogelijk in toekomstige experimenten naar de kwantumaard van de zwaartekracht.
De verwezenlijking van het idee zal nog serieus ingenieurswerk vereisen, maar de huidige technologie maakt het al mogelijk om de noodzakelijke omstandigheden te creëren. Als het plan slaagt, krijgt de mensheid een compact instrument voor het bestuderen van de fijnste uitingen van de algemene relativiteitstheorie zonder dure satellieten te lanceren.
