|
Το 2005 συμπληρώνονται 100 χρόνια από το
19005, τη χρονιά όπου ο Albert Einstein έφερε την επανάσταση σε
διάφορους τομείς της φυσικής. Αξίζει λοιπόν να αναρωτηθούμε πως τα
πάει σήμερα η πιο διάσημη από τις θεωρίες του. Οι φυσικοί δεν
πιστεύουν ότι οι νόμοι που πρότεινε ο Einstein για τον χώρο και
τον χρόνο είναι λάθος, αλλά στην προσπάθειά τους να επεκτείνουν τη
γνώση για το Σύμπαν, ερευνούν για μικρές ενδείξεις απόκλισης από
την συμπεριφορά που αναμένεται βάσει της θεωρίας.
Η ειδική σχετικότητα προβλέπει ότι τα ρολόγια που ταξιδεύουν σε
διάφορες κατευθύνσεις και με διάφορες ταχύτητες το ένα ως προς το
άλλο, θα δείχνουν διαφορετικές ενδείξεις χρόνου, αλλά κατά τέτοιο
τρόπο ώστε ο χωροχρόνος να μην έχει προτιμητέα κατεύθυνση. Η
πρόταση αυτή περιέχεται μέσα στους γνωστούς μετασχηματισμούς
Lorentz και στο λεγόμενο αναλλοίωτο του Lorentz.
Οι φυσικοί, επιζητώντας πάντα την απόκλιση από την καθιερωμένη
άποψη, και παρακινούμενοι από θεωρητικές υποδείξεις ότι τέτοιες
αποκλίσεις μπορεί πράγματι να συμβαίνουν, άρχισαν να ψάχνουν για
μια τέτοια προτιμητέα κατεύθυνση ή για να διαπιστώσουν αν οι
διαφορετικοί ρυθμοί των ρολογιών δεν συμβιβάζονται με τις
εξισώσεις του Einstein.
Τέτοια αποτελέσματα περιγράφονται στην επέκταση του
Καθιερωμένου Προτύπου (SΜΕ) και μπορούν να πάρουν διάφορες μορφές.
ένα στοιχείο εις βάρος της ειδικής σχετικότητας θα ήταν να βρούμε
ότι η ύλη και η αντιύλη συμπεριφέρονται διαφορετικά. Ένα άλλο
στοιχείο θα ήταν η διαπίστωση ότι φως με διαφορετικές πολώσεις
ταξιδεύει και με διαφορετικές ταχύτητες στο κενό.
Ένα άλλο στοιχείο κατά της άποψης του
Einstein θα ήταν να βρούμε ότι στο Σύμπαν υπάρχει ένα υποκείμενο
ενεργειακό πεδίο, που αλληλεπιδρά ασθενώς με τα γνωστά σωματίδια,
έτσι ώστε να οδηγεί στην προτίμηση μιας κατεύθυνσης εις βάρος της
άλλης.
Ένα νέο πείραμα θέτει αυτήν την τελευταία παραβίαση, στον πιο
αυστηρό έλεγχο που έχει γίνει ως τώρα. Όπως συμβαίνει συχνά όταν
ερευνούμε για πολύ μικρά φαινόμενα, δεν βρέθηκε καμιά απόκλιση από
την γνωστή φυσική, αλλά θα μπορούσε να τεθεί ένα καινούργιο άνω
όριο στη βεβαιότητά μας.
Ο Ronald Walsworth και οι συνεργάτες του στο Harvard και
Smithsonian, σε συνεργασία με τον θεωρητικό Alan Kostelecky του
πανεπιστημίου της Indiana, ερευνούν πως μεταβάλλονται τα άτομα που
τα ετοιμάζουμε σε ειδικές κβαντικές καταστάσεις μαγνητικής ροπής
(η ακρίβεια των συχνοτήτων φωτός που εκπέμπουν τα κάνει να είναι
ιδανικά ρολόγια), όταν αυτά κινούνται με ορισμένες ταχύτητες, σε
σχέση με τα υποθετικά πεδία που παραβιάζουν τη συμμετρία Lorentz,
και υποτίθεται ότι υπάρχουν παντού στο σύμπαν.
Στην περίπτωση αυτή τα δύο ρολόγια αποτελούνται από δείγμα ατόμων
ηλίου-3 και από δείγμα ατόμων ξένον-129. Τα δείγματα περιέχονται
εντός δοχείου και βρίσκονται εντός σταθερού μαγνητικού πεδίου. Ο
ρυθμός του ρολογιού σε καθεμιά περίπτωση είναι ο ρυθμός με τον
οποίο οι ατομικοί πυρήνες περιστρέφονται μέσα στο μαγνητικό πεδίο.
Η εκπομπή φωτός από το ένα είδος ατόμων, τροφοδούσε ένα μηχανισμό
ανάδρασης, ο οποίος έλεγχε το μαγνητικό πεδίο, έτσι ώστε το ένα
είδος ατόμων (ή για να είμαστε πιο ακριβείς, τα σπιν των πυρήνων
τους), χρησιμοποιήθηκε ως ρολόι αναφοράς, ενώ το άλλο είδος ατόμων
έπαιζε το ρόλο του υπό έλεγχο ρολογιού.
Η όλη συσκευή, και ο απόλυτος προσανατολισμός του εφαρμοζόμενου
μαγνητικού πεδίου στον χωροχρόνο, και μαζί τους ο προσανατολισμός
των ατόμων και των φωτονίων που εξέπεμπαν, μεταβάλλεται καθώς η Γη
εκτελεί την καθημερινή περιστροφή γύρω από τον άξονά της και την
ετήσια περιφορά της γύρω από τον ήλιο.
Επιπλέον, για να πετύχουμε το αναγκαίο επίπεδο ακριβείας στη
μέτρηση, (για το φως που εκπέμπουν τα άτομα), οι ερευνητές του
Harvard πέτυχαν τον δύσκολο πειραματικό στόχο να έχουν τα δύο είδη
ατόμων σε λειτουργία μέϊζερ. Να δουλεύουν δηλαδή όπως το λέιζερ
εντός του δοχείου που τα περιείχε. Η ύπαρξη ενός πεδίου που θα
παραβίαζε το αναλλοίωτο Lorentz, θα έμοιαζε με τη δράση ενός
μαγνητικού πεδίου που δημιουργεί μια προτιμητέα κατεύθυνση σε έναν
ομογενή και ισότροπο κατά τα άλλα χωροχρόνο, και θα αποσυγχρόνιζε
περισσότερο τα δύο ρολόγια καθώς αυτά θα κινούνταν σε σχέση με το
πεδίο αυτό.
Το βασικό αποτέλεσμα του πειράματος αυτού ήταν να θέσει ένα πιο
αυστηρό καινούργιο όριο για τη σύζευξη των σωματιδίων της ύλης
(κυρίως των νετρονίων) με το πεδίο αυτό. Το συμπέρασμα λοιπόν ήταν
ότι κανένας αποσυγχρονισμός δεν παρατηρήθηκε με ακρίβεια ενός
μέρους στα 10-27.
Αναφορά: (Cane et al., Physical Review Letters, 3 December
2004).
|
