| 22 февраля 2022 | Новости науки и техники

Физикам удалось измерить гравитационную деформацию времени в масштабе одного миллиметра

Гравитационная деформация времени


Ход времени, в отличие от того, как это представляет себе большинство людей, является далеко не постоянной величиной - известно, что увеличение сил гравитации замедляет ход времени. Из-за этого часы на поверхности Земли будут идти немного медленнее таких же часов, размещенных на околоземной орбите, а человек, живущий в пентхаузе, будет стареть несколько быстрее, чем человек, живущий на первом этаже этого же здания. Справедливости ради стоит заметить, что разница времени даже в таких масштабах почти неуловима, по крайне мере для человеческого восприятия, но с помощью высокоточного измерительного оборудования ее можно измерить, и недавно группе ученых-физиков удалось измерить гравитационную деформацию времени на рекордно малом уровне масштаба, масштабе всего одного миллиметра.

Идея то, что ход времени затрагивается влиянием сил гравитации, принадлежит Альберту Эйнштейну и является частью его Общей теории относительности, сформулированной в 1915 году. В нашем мире пространство и время тесно взаимосвязаны, и большие количества материи своей гравитацией формируют искажения пространственно-временного континуума. Эффект замедления времени (time dilation) проявляется особо сильно при приближении к массивным звездам или, в самом экстремальном случае, к сверхмассивным черным дырам.

Изменения в ходе времени обычно измеряются при помощи самых точных часов - атомных часов. Используя атомные часы, установленные на самолетах и космических аппаратах, ученые уже дано измерили эти эффекты на расстояниях в тысячи километров. Но измерение замедления времени на меньшем уровне масштаба ранее было невозможным из-за отсутствия соответствующей измерительной техники.

И лишь недавно исследователям из института JILA (Joint Institute for Laboratory Astrophysics) университета Колорадо, которые специализируются на создании самых высокоточных атомных часов, удалось создать подходящий инструментарий и измерить эффект замедления времени в масштабе одного миллиметра.

Атомные часы JILA


Основой этого эксперимента стали, естественно, специализированные атомные часы, "сердцем" которых являлось облако из 100 тысяч охлажденных атомов стронция. Сигнал для отсчета времени генерируется атомами, постоянно переходящими из одного энергетического состояния в другое и назад, что происходит на строго определенной частоте, уникальной для каждого химического элемента. Посредством тщательного регулирования и контроля параметров, ученые добились полной синхронизации, все атомы облака колебались (совершали переходы) абсолютно одновременно в течение 37 секунд, рекордного для такого отрезка времени.

В данном случае атомы стронция были размещены в узлах многослойной трехмерной оптической решетки, которую можно представить себе как высокую стопку блинов. После завершения процедуры принудительной синхронизации ученые использовали высокоточные измерительные времени для обнаружения разницы в частотах колебаний атомов на вершине решетки и в ее основании.

Сдвиг частоты колебаний атомов между этими двумя регионами, которые разделяло расстояние в один миллиметр, составил 0.0000000000000000001 процента. Это является очень и очень малым отклонением, которое, тем не менее, все еще остается в зоне чувствительности использованного самого современного измерительного оборудования.

Ученые заявили, что проведенные ими работы и эксперименты не только позволили сделать атомные часы в 50 раз точнее, чем их предыдущие версии. Теперь эти часы превратились в своего рода инструмент для "зондирования" новых областей, лежащих за известными на сегодняшний день пределами фундаментальной физики. К примеру, природа сил гравитации все еще не может быть объяснена с точки зрения квантовой механики, но способность увидеть и измерить эффекты влияния гравитации в самом малом масштабе может позволить раскрыть некоторые из тайн и, возможно, указать на недостающее звено, которое станет мостом между классической физикой и квантовой механикой.




Ключевые слова:
Гравитация, Деформация, Время, Измерение, Расстояние, Сдвиг, Атом, Колебания, Часы, JILA

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Физики установили своего рода рекорд, измерив гравитационные искажения врем ...
  • Созданы атомные часы с рекордными характеристиками, которые могут измерить ...
  • Новые атомные часы на базе трехмерной оптической решетки будут обладать выс ...
  • Созданы новые оптические атомные часы, ошибающиеся на одну секунду более че ...
  • JILA - самые точные часы на сегодняшний день, ошибающиеся на одну секунду в ...




  • 22 февраля 2022 19:55
    #1 Написал: volod

    Публикаций: 0
    Комментариев: 1550
    Точно ли это гравитационная деформация, не например влияние центробежной силы на все тела на поверхности земли? Не вижу прямого следствия в рамках описанного эксперимента.
        
    22 февраля 2022 20:55
    #2 Написал: bagol

    Публикаций: 0
    Комментариев: 57
    Действительно, не убедительный эксперимент. Никто не спорит, что разница есть, но вызывает сомнение чистота эксперимента. Рядом паровоз проедет или мышка чихнет. А о том, что высота кардинально изменит показание 0.дофиганулей1 и это не консанта, на Луне будет совсем по-другому.
        
    23 февраля 2022 23:13
    #3 Написал: FomaNeverujuwij

    Публикаций: 0
    Комментариев: 4331
    bagol
    Не думаю, что сами ученые настолько дилетанты, и тем более люди, проверявшие их результаты, уж точно не дилетанты.
    Видел, как проводятся подобные эксперименты - все это происходит в помещениях на достаточной глубине (привет паровозам!), плюс, экспериментальное экранированное помещение стоит на гидравлике и гидравлических демпферах (привет паровозам еще раз!). Далее, стол, на котором собирается экспериментальная установка, оборудован уже воздушными демпферами (видел как для этого использую даже не очень сильно накачанных, но много автомобильных камер). На этих демпферах (камерах) лежит металлическая плита, толщиной сантиметров 8-10 и размерами несколько на несколько метров (тут уж привет мышке!).
    Да и сам эксперимент проводится внутри вакуумной камеры, защищенной толстым слоем металлической оболочки и освинцованного стекла.


    --------------------
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.