۱۴ سال نگاه به ساعت برای نظریه اینشتین

یک تیم تحقیقاتی با بررسی 14ساله یک ساعت اتمی، به نتایجی دست یافته که به آنچه آلبرت اینشتین برای معروف‌ترین نظریه خود پیش‌بینی کرده بود، بسیار نزدیک است.

به گزارش ایسنا، در سال 1999، برخی از درخشان‌ترین ذهن‌ها در فیزیک تصمیم گرفتند نظریه نسبیت معروف آلبرت اینشتین را آزمایش کنند، اما آنها تصمیم گرفتند آن را از یکی از راه‌های خسته‌کننده و کسل‌کننده امتحان کنند. محققان مؤسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) در بولدر کلرادو، 12عدد از دقیق‌ترین ساعت‌های دنیا را به‌مدت 14سال تماشا کردند.

در کل، تیم تحقیقاتی یادشده 450میلیون ثانیه ثبت کرده و به‌نظر می‌رسد ارزشش را داشته است. بیجوناس پاتلا، سرپرست تیم و سایر محققان، موفق به انجام دقیق‌ترین آزمون جهان از یک اصل کلیدی نظریه معروف اینشتین شده‌اند. محققان در یک بیانیه مطبوعاتی توضیح دادند اینشتین زمین را به‌عنوان یک آسانسور معلق و آزاد می‌دید. این فیزیک‌دان معروف، ثابت کرد اشیای موجود در چنین آسانسوری که به آهستگی حرکت می‌کند، با همان نسبت شتاب می‌گیرند.

تقریبا مانند اینکه آنها در میدان گرانشی یکسانی هستند. اینشتین پیش‌بینی کرد خواص این اشیا نسبت به یکدیگر در طول سقوط یکسان باقی می‌ماند. این همان چیزی بود که محققان به آزمایش آن پرداختند. مطالعه NIST امکان بهبود مستمر در ساعت‌های اتمی را با استفاده از بهترین ساعت‌های اتمی فراهم آورد. محققان داده‌های ثانیه‌ها را از 2سبک متفاوت ساعت‌های اتمی در سراسر جهان مقایسه کردند تا نشان دهند که آنها در طول 14سال با هم همگام مانده‌اند؛ به‌رغم کشش گرانشی از جانب «آسانسور هستی» که با چرخش و مدار زمین تغییر کرده است.

این تیم تحقیقاتی در یک بیانیه توضیح داد: ما در آزمایش خود، زمین را به‌عنوان یک آسانسور در حال سقوط از میدان گرانشی خورشید درنظر گرفتیم. ما داده‌های ثبت شده را از 2نوع ساعت اتمی در سراسر جهان مقایسه کردیم تا نشان دهیم آنها در طول 14سال با وجود تغییر در کشش گرانشی خورشید، همگام باقی مانده‌اند.

محققان اطلاعات جمع‌آوری شده 12عدد ساعت اتمی شامل 4ساعت لیزر هیدروژنی و 8ساعت اتمی دقیق مخزن سزیمی را در آزمایشگاه‌های مقدارسنجی واقع در ایالات متحده، انگلستان، فرانسه، آلمان و ایتالیا بررسی کردند. بررسی آنها به اختلاف عددی منجر شد که آنقدر کوچک است که با پیش‌بینی اینشتین که صفر بود، هماهنگ است؛ به این معنی که نسبت هیدروژن به فرکانس‌های سزیم با حرکت هستی، ثابت باقی می‌ماند. این نتایج همچنین دقیق‌تر از اندازه‌گیری‌های قبلی هستند.

این بهبود به‌طور عمده از دقیق‌ترین ساعت اتمی سزیمی و فرایندهای بهتر زمان انتقال به‌دست می‌آید. «پاتلا» گفت: اما دلیل اصلی کار ما این بود که تأکید کنیم چگونه ساعت‌های اتمی برای آزمایش قوانین فیزیک پایه، به‌ویژه پایه‌های نسبیت عام، مورد استفاده قرار می‌گیرند. این کار برای ثبات و دقت بهتر در ساخت ساعت‌ها انجام می‌شود. ما آزمایش نسبیت عام را با ساعت‌های اتمی پیوند می‌دهیم، محدودیت‌های نسل فعلی ساعت‌ها را اعلام می‌کنیم و چشم‌انداز آینده را برای چگونگی ساخت نسل بعدی ساعت‌ها، روشن می‌کنیم.