Sci - nature wiki

في البداية ، قامت “النافورة الذرية” بقياس انحناء الزمكان

0

في عام 1797 ، قاس العالم الإنجليزي هنري كافنديش قوة الجاذبية باستخدام أداة غريبة مصنوعة من كريات رصاص وقضبان خشبية وأسلاك. في القرن الحادي والعشرين ، كان العلماء يفعلون شيئًا مشابهًا جدًا بأدوات أكثر تعقيدًا: الذرات.

قد تكون الجاذبية موضوعًا مبكرًا في فصول الفيزياء التمهيدية ، لكن هذا لا يعني أن العلماء لا يزالون يحاولون قياسها بدقة متزايدة باستمرار. الآن ، قامت مجموعة من الفيزيائيين بذلك باستخدام تأثيرات تمدد الوقت – إبطاء الزمن الناجم عن زيادة السرعة أو قوة الجاذبية – على الذرات. في ورقة بحثية نُشرت على الإنترنت اليوم (13 يناير) في مجلة Science ، أعلن الباحثون أنهم تمكنوا من قياس انحناء الزمكان.

التجربة جزء من مجال علمي يسمى قياس التداخل الذري. إنها تستفيد من مبدأ ميكانيكا الكم: تمامًا كما يمكن تمثيل الموجة الضوئية كجسيم ، يمكن تمثيل الجسيم (مثل الذرة) على أنه “حزمة موجية”. ومثلما يمكن أن تتداخل موجات الضوء وتحدث تداخلًا ، كذلك يمكن أن تؤثر الحزم الموجية.

على وجه الخصوص ، إذا انقسمت الحزمة الموجية للذرة إلى قسمين ، وسمح لها بفعل شيء ما ، ثم أعيد توحيدها ، فقد لا تصطف الموجات بعد الآن – بمعنى آخر ، تغيرت أطوارها.

قال ألبرت رورا ، الفيزيائي في معهد تقنيات الكم في أولم بألمانيا ، والذي لم يشارك في الدراسة الجديدة ، لموقع ProfoundSpace.org: “يحاول المرء استخلاص معلومات مفيدة من تحول الطور هذا”. كتبت رورا مقالاً بعنوان “وجهات نظر” حول البحث الجديد ، ونُشر على الإنترنت في نفس العدد من مجلة Science اليوم.

تعمل كاشفات الموجات الثقالية من خلال مبدأ مماثل. من خلال دراسة الجسيمات بهذه الطريقة ، يمكن للعلماء ضبط الأرقام وراء بعض الأعمال الرئيسية للكون ، مثل كيفية تصرف الإلكترونات ومدى قوة الجاذبية – وكيف تتغير بشكل دقيق حتى على مسافات صغيرة نسبيًا.

هذا هو التأثير الأخير الذي قاسه كريس أوفرستريت من جامعة ستانفورد وزملاؤه في الدراسة الجديدة. للقيام بذلك ، قاموا بإنشاء “نافورة ذرية” ، تتكون من أنبوب مفرغ طوله 33 قدمًا (10 أمتار) مزين بحلقة حول القمة.

سيطر الباحثون على النافورة الذرية بإطلاق نبضات ليزر من خلالها. بنبضة واحدة ، أطلقوا ذرتين من الأسفل. وصلت الذرتان إلى ارتفاعات مختلفة قبل أن تتراجع النبضة الثانية. اشتعلت النبضة الثالثة الذرات في الأسفل ، وأعادت تجميع الحزم الموجية للذرات.

وجد الباحثون أن الحزمتين الموجيتين كانتا خارج الطور – إشارة إلى أن مجال الجاذبية في النافورة الذرية لم يكن متجانسًا تمامًا.

قالت رورا لموقع ProfoundSpace.org ، في إشارة إلى واحدة من أشهر نظريات ألبرت أينشتاين: “هذا … في النسبية العامة ، يمكن فهمه ، في الواقع ، على أنه تأثير انحناء الزمكان”.

نظرًا لأن الذرة التي ارتفعت أعلى كانت أقرب إلى الحلقة ، فقد شهدت تسارعًا أكبر بفضل جاذبية الحلقة. في مجال جاذبية موحد تمامًا ، ستلغي هذه التأثيرات. هذا ليس ما حدث هنا. كانت الحزم الموجية للذرات خارجة عن الطور بدلاً من ذلك ، وبفضل تأثيرات تمدد الوقت ، كانت الذرة التي شهدت تسارعًا أكبر خارج الوقت مع نظيرتها.

والنتيجة هي تغيير طفيف ، لكن قياس التداخل الذري حساس بدرجة كافية لالتقاطه. وبما أن العلماء يمكنهم التحكم في موضع الحلقة وكتلتها ، قال رورا لموقع ProfoundSpace.org ، “إنهم قادرون على قياس ودراسة هذه التأثيرات.”

على الرغم من أن التقنية الكامنة وراء هذا الاكتشاف – قياس التداخل الذري – قد تبدو غامضة ، إلا أن قياس التداخل الذري قد يُستخدم يومًا ما لاكتشاف موجات الجاذبية ومساعدتنا على التنقل بشكل أفضل من نظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ، كما قال الباحثون.

حقوق الطبع والنشر 2022 موقع Space.com، شركة المستقبل. كل الحقوق محفوظة. لا يجوز نشر هذه المواد أو بثها أو إعادة كتابتها أو إعادة توزيعها

Leave A Reply

Your email address will not be published.