Θεωρίες φυσικής

Έγινε με επιτυχία η πιο ακριβής μέτρηση για τον χρόνο που κυλά πιο αργά, όπως πρόβλεψε ο Αϊνστάιν

Ένα νέο πείραμα που έγινε με ένα ατομικό συμβολόμετρο πρόσφερε στους φυσικούς την πιο ακριβή δοκιμή που έγινε ποτέ για την βαρυτική μετατόπιση προς το ερυθρό, που προβλέπει η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν.

Share

Ένα νέο πείραμα που έγινε με ένα ατομικό συμβολόμετρο πρόσφερε στους φυσικούς την πιο ακριβή δοκιμή που έγινε ποτέ για την βαρυτική μετατόπιση προς το ερυθρό, που προβλέπει η θεωρία της γενικής σχετικότητας του Άλμπερτ Αϊνστάιν.

Μια κεντρική πρόβλεψη της γενικής θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν είναι ότι η βαρύτητα κάνει τα ρολόγια να κυλάνε πιο αργά.

Τώρα, ένα νέο πείραμα με ένα ατομικό συμβολόμετρο καισίου μέτρησε αυτή την επιβράδυνση με 10.000 φορές μεγαλύτερη ακρίβεια από όσο πριν, και βρήκε ότι είναι ακριβώς αυτό που πρόβλεψε ο Αϊνστάιν.

atom_interferometer

Τα υλοκύματα των ατόμων του καισίου ταλαντώνονται πιο αργά κατά μήκος της κάτω γραμμής, επειδή εκεί το πεδίο της βαρύτητας είναι ισχυρότερο, που σημαίνει με την σειρά του ότι ο χρόνος κυλάει εκεί πιο αργά. Στο πείραμα, παλμοί ενός λέιζερ κτύπησαν τα μισά από τα άτομα καισίου 0,1 χιλιοστά πιο ψηλά από τα υπόλοιπα μισά. Ένα δεύτερο λέιζερ τα έστειλε σε τροχιά συγχώνευσης, και ένα τρίτο λέιζερ μέτρησε την διαφορά φάσης μεταξύ της συμβολής των υλοκυμάτων

“Το πείραμα αυτό δείχνει ότι η βαρύτητα αλλάζει την ροή του χρόνου, μια θεμελιώδης έννοια για τη θεωρία της γενικής σχετικότητας”, δήλωσε ο Holger Muller, καθηγητής της Φυσικής στο Πανεπιστήμιο της Καλιφόρνια στο Μπέρκλεϊ. Το φαινόμενο αυτό ονομάζεται συχνά βαρυτική μετατόπιση προς το ερυθρό, επειδή οι διακυμάνσεις των κυμάτων του φωτός επιβραδύνονται ή μετατοπίζονται προς το ερυθρό (αποκτούν μεγαλύτερα μήκη κύματος) όταν έλκονται από τη βαρύτητα.

Ο Muller επιβεβαίωσε τη θεωρία του Αϊνστάιν αξιοποιώντας ένα δόγμα της κβαντομηχανικής: ότι η ύλη είναι και σωματίδιο και κύμα.

Τα άτομα καισίου που χρησιμοποιήθηκαν στο πείραμα μπορεί να παριστάνονται από υλοκύματα, που ταλαντώνονται 3×1025 φορές το δευτερόλεπτο.

Όταν το κύμα του ατόμου του καισίου εισέρχεται στην συσκευή του πειράματος, συναντά μια προσεκτικά συντονισμένη λάμψη ενός λέιζερ.

Τότε παρεμβαίνουν οι νόμοι της κβαντικής μηχανικής και κάθε άτομο καισίου εισέρχεται σε δύο εναλλακτικές πραγματικότητες (καταστάσεις), εξηγεί ο Müller.

Στην μία, το λέιζερ έχει ωθήσει προς τα πάνω το άτομο κατά το ένα δέκατο του χιλιοστού, δίνοντας του μια μικρή ώθηση από το βαρυτικό πεδίο της Γης.

Στην άλλη, το άτομο παραμένει ακίνητο μέσα στο βαρυτικό φρέαρ της Γης, όπου ο χρόνος κυλά λιγότερο γρήγορα.

Ενώ η συχνότητα των υλοκυμάτων του καισίου είναι πολύ υψηλή για να μετρηθεί, ο Müller και οι συνάδελφοί του χρησιμοποίησαν την συμβολή μεταξύ των κυμάτων στις δύο καταστάσεις των ατόμων του καισίου, για να μετρήσουν την διαφορά που προκύπτει μεταξύ των ταλαντώσεων τους, και από εκεί την ολίσθηση του μήκους κύματος προς το ερυθρό.

Οι εξισώσεις της γενικής σχετικότητας προβλέπουν ακριβώς τη μετρούμενη επιβράδυνση του χρόνου, με ακρίβεια περίπου 1 μέρος προς 100 εκατομμύρια – ή 10.000 φορές περισσότερη ακρίβεια από τις μετρήσεις που έγιναν πριν από 30 χρόνια, χρησιμοποιώντας τότε δύο ρολόγια maser υδρογόνου, το ένα στη Γη και το άλλα μέσα σε ένα πύραυλο που πέταξε σε ύψος 10.000 χιλιομέτρων.

Φυσικά οι μεταβολές αυτές στον χρόνο δεν είναι απλώς θεωρητικές, τα αποτελέσματα αυτά έχουν επιπτώσεις στο παγκόσμιο δορυφορικό σύστημα εντοπισμού θέσης (GPS) της Γης για την ακρίβεια της χρονομέτρησης, αλλά και στους ανιχνευτές των βαρυτικών κυμάτων, σύμφωνα με τον Müller.

Πηγή: ANI

About the author

physics4u

1 Comment

  • Πραγματικά δεν μπορώ να το καταλαβω αυτό. Πώς λέμε ότι επιβραδύνεται ο χρόνος επειδη το ρολόι που τον μετράει σταματάει να δουλεύει σωστά. Δηλαδη, αν ένα σκουριασμένο ρολόι πάει πιο πίσω από ένα καλολαδωμενο, ο χρόνος στο σκουριασμένο μετράει αλλιως. Είναι σαν λέμε ότι η σκουριά διαστέλλει τον χρονο. Ο χρόνος, αν υφίσταται, κυλλαει όπως κυλλαει. Αν η βαρύτητα επιβραδύνει το τρόπο που τον μετράμε είναι άλλο θέμα…

Leave a Comment

Share