سجل الفيزيائيون رقمًا قياسيًا عن طريق قياس تشويه الوقت عبر مليمتر واحد

انطلق بالقرب من الثقب الأسود وستتعلم بسرعة كيف تشوه قوة الجاذبية نسيج الواقع.

هنا على الأرض ، تأثير انحناء الزمن للجاذبية لا يقترب من القوة. ومع ذلك ، لا تزال قابلة للقياس. علاوة على ذلك ، سجل الفيزيائيون رقمًا قياسيًا جديدًا في وصف تأثير كوكبنا على “نسيج” الكون – لقد فعلوا ذلك على مقياس ملليمتر.

إنه معلم يستحق الاهتمام به عن كثب. يمكن أن يساعدنا التكبير بالقرب من المنحنى اللطيف لأسس الواقع في حل واحدة من أكثر المشكلات إلحاحًا في جميع الفيزياء.

استخدم الباحثون في JILA ، وهو جهد مشترك بين المعهد الوطني الأمريكي للمعايير والتكنولوجيا وجامعة كولورادو ، ساعة ذرية مصممة خصيصًا لقياس توقيت موجات الضوء مفصولة بمقدار 1 ملليمتر (حوالي 0.04 بوصة) ، مما أدى إلى فرق متساوٍ إلى 0.76 من المليون من تريليون من المائة.

كان الاختلاف نتيجة لشيء يسمى الانزياح الأحمر الثقالي – وهي ظاهرة ناتجة عن تأثير الجاذبية على تردد موجتين متطابقتين مقارنة ببعضهما البعض.

على الرغم من صغر حجمه بشكل غير مفهوم ، إلا أنه لم يكن مفاجئًا للباحثين. تتنبأ نظرية النسبية العامة لأينشتاين بهذه النتيجة بالذات ، بعد كل شيء.

ما يبدو كثابتين متمايزتين من الفضاء والزمان هو في الواقع ورقة واحدة رباعية الأبعاد يكمن فيها الكون. في أي وقت يغرق فيه شيء ذو كتلة ، يتغير شكل الزمكان المحيط.

النتيجة تعني أن طول ثانية قريبة من جسم ما – سواء كانت الأرض أو ثقبًا أسود أو حتى قطعة صغيرة – لن تكون بنفس طول ثانية أخرى.

الرياضيات دقيقة للغاية ، وتم اختبارها بدقة ، يمكننا التنبؤ بهذا الاختلاف لمسافات صغيرة بشكل لا يصدق حتى عندما يكون التواء الجاذبية خفيفًا مثل الأرض.

هم أيضا يجب أن يكونوا مخطئين. على الأقل على مستوى صغير.

ميكانيكا الكم هي مجال آخر من مجالات الفيزياء تم اختباره بدقة. واحدة من آثارها الأقل بديهية هي أنه عندما تحصر قياسًا من نوع واحد ، تصبح الخصائص الأخرى أقل دقة بشكل أساسي.

بقدر ما يمكن الاعتماد عليهما مثل المجالين الأحاديين للفيزياء ، إلا أنهما لا يلعبان جيدًا معًا. الوقت ليس مركزًا في ميكانيكا الكم كما هو الحال في النسبية العامة ، لسبب واحد.

الأهم من ذلك ، تلك الورقة السلسة من الزمكان التي تنحني برشاقة من أي وقت مضى النسبية العامة ستكون فوضى غامضة تحت المجهر الكمومي بسبب مشكلة الخصائص الأقل دقة التي ذكرناها سابقًا. هذا من شأنه أن يخلق كابوسًا لأي شخص يبحث عن طريقة لدمج الفكرتين معًا.

ما نحتاجه هو إشارة إلى فشل أي من النظريتين ، مما قد يعني إيجاد مكان تتعثر فيه تنبؤاتنا على مستوى صغير.

منذ أكثر من عقد بقليل ، تمكن الباحثون من قياس الاختلاف في التردد النسبي للضوء المنبعث من الذرات المفصولة بمسافة عمودية تزيد قليلاً عن 30 سم (حوالي قدم).

في هذه الدراسة الجديدة ، باستخدام نوع جديد من التجويف لتعزيز قوة التجربة ، تمكن الباحثون من خفض الكثافة الذرية بترتيب من حيث الحجم ، وتقليل الارتفاع من سنتيمترات إلى حفنة من المليمترات.

في هذه الغرفة قاموا بدفع 100000 ذرة من السترونشيوم ، مما أجبرهم على التوقف الفعلي عن طريق إزالة أكبر قدر ممكن من الحرارة.

ثم قاموا بقياس الضوء المنبعث من أعلى وأسفل كومة الذرات وصححوا أي تأثيرات لم تكن ذات طبيعة ثقالية.

بعد 92 ساعة من مشاهدة هذه الساعات الصغيرة ، كان لديهم متوسط ​​يشبه إلى حد ما النتيجة المتوقعة إذا كانت النسبية العامة صحيحة.

لم ينشر الفريق العمل لمراجعة الأقران حتى الآن ، ولكن النتائج متاحة على خادم arXiv قبل الطباعة ليتمكن أي شخص من إطلاعه.

كانت درجة الاختلاف بين انبعاثات انزياح الجاذبية نحو الأحمر صغيرة جدًا ، فهي تسجل رقماً قياسياً لمدى دقة الاختلاف الذي يمكننا اكتشافه ، مما يمنحنا مقياسًا للظاهرة أكثر دقة بما يقرب من 100 مرة من أي شيء تم تحقيقه في الماضي.

إنها ليست بالضبط النتيجة المخالفة للنظرية التي نتوق إليها ، لكنها درس في كيفية تقليص التكنولوجيا إلى مقياس ضروري للعثور على مكامن الخلل في اثنين من أعظم أفكار الفيزياء.

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني.

انتقل إلى أعلى