Фізики встановили свого роду рекорд, вимірявши гравітаційні спотворення часу в масштабі одного міліметра

25

Якщо вам не пощастить опинитися неподалік від чорної діри або нейтронної зірки, то у вас з’явиться можливість відчути на собі, як потужні сили гравітації деформують саму основу просторово-тимчасового континууму. Тут же, на землі, ви ніде не знайдете настільки сильних гравітаційних деформацій простору і часу, проте, навіть ті крихітні деформації, що викликаються земною гравітацією вже зараз піддаються вимірам. І нещодавно вчені-фізики з американського національного інституту стандартів і технологій та університету колорадо встановили свого роду рекорд — вони виміряли гравітаційні спотворення часу в масштабі всього одного міліметра.

Для згаданих вище вимірювань вчені застосували спеціально розроблені для цього атомні годинники, що дозволили їм виміряти тимчасові параметри світлових хвиль при проходженні ними дистанції в 1 міліметр. Виміряні відмінності дуже і дуже малі, вони дорівнюють 0.76 мільйонної частини від однієї трильйонної частини відсотка. Вимірюваною відмінністю є так званий ефект гравітаційного червоного зміщення, явище, що викликається впливом гравітації на частоту двох ідентичних хвиль в порівнянні один з одним.

Незважаючи на настільки мале значення гравітаційного червоного зміщення, факт наявності цих відмінностей нікого не дивує. Зрештою, ті ж самі ефекти передбачаються в рамках загальної теорії відносності альберта ейнштейна.

Відзначимо, що трохи більше десятиліття тому вченим вдалося виміряти відмінності в частоті світла, випромінюваного атомами, які були розділені відстанню в 30 сантиметрів по вертикалі. У своїх останніх дослідженнях вчені використовували новий тип обладнання, що дозволило збільшити точність проведених вимірювань. На порядок були зменшені розміри вакуумної камери, всередину якої були поміщені атоми стронцію в кількості 100 тисяч штук. Потім ці атоми були охолоджені практично до температури абсолютного нуля, що дозволило позбутися від теплового руху і пов’язаних з цим теплових шумів.

Після цього вчені провели вимірювання і аналіз світла, випромінюваного з точок вершини і підстави «стопки» атомів, поступово вводячи корекції для будь-яких ефектів і явищ, що не мають відношення до гравітації за своєю природою. І після 92 годин безперервних спостережень і вимірювань їм вдалося отримати результат, які більш-менш вписується в рамки, що визначаються загальною теорією відносності.

Ступінь відмінності частот хвиль світла при гравітаційному червоному зміщенні настільки мала, що її вимірювання вже наближаються до фундаментальних фізичних меж, за якими стане неможливо збільшувати точність вимірювань далі. Отримане зараз значення червоного зміщення має точність, в 100 разів перевершує точність попередніх подібних вимірювань.

І на закінчення відзначимо, що дані експерименти і вимірювання проводилися не тільки заради наукового інтересу і отримання додаткових підтверджень правоти альберта ейнштейна. Вся справа полягає в тому, що деякі сучасні інструменти, електронні і ще більш точні квантові мікроскопи, наприклад, стали володіти такою роздільною здатністю, що ефекти гравітаційного червоного зміщення від земної гравітації вже почали істотно впливати на результати їх роботи. І, природно, знання кількісних значень цих ефектів дозволить вченим компенсувати самі ефекти і їх вплив, отримуючи від наукового обладнання той максимум даних, якої воно може забезпечити в теорії.

ключові слова: гравітація, червоне, зміщення, частота, світло, хвиля, вимірювання, значення, масштаб, рекорд

першоджерело

інші новини по темі:

«плаваючі» атоми-новий метод вимірювання гравітації

Вчені вважають, що підвищення точності вимірювання часу може призвести до п …

Астрономи отримали ще один доказ вірності теорії ейнштейна

Нові «портативні» атомні годинники почали виробляти перші вимірювання

Чорна діра, гравітація якої деформує зоряне світло, стала ще одним …