گروهی از فیزیکدانان با یک ساعت اتمی فوق‌العاده دقیق توانستند “اتساع زمان” در نسبیت عام اینشتین را در کوچکترین مقیاس ممکن اندازه‌گیری کنند. نتایج آنها نشان می‌دهد اینشتین باز هم راست می‌گفت.
به گزارش بیگ بنگ، آلبرت اینشتین در نظریه نسبیت عام خود چیزی به نام “اتساع زمان” را پیش‌بینی کرد. اتساع زمان در قالب یک مثال کلاسیک و ساده معمولاً با دو ساعت یکسان تحت دو کشش گرانشی متفاوت نشان داده می‌شود. بر اساس این نظریه، ساعت‌ها وقتی از زمین یا سایر اجرام چگال دور هستند، سریع‌تر «تیک تاک» می‌کنند و برعکس اگر به منبع گرانش نزدیک باشند کمی کُندتر کار می‌کنند.
به منظور بررسی این موضوع، دانشمندان از ۱۰۰ هزار اتم استرانسیم فوق‌سرد برای میزان “انتقال به سرخ گرانشی” استفاده کردند. انتقال به سرخ، تغییر فرکانس تابش اتم‌ها در طول طیف الکترومغناطیسی یا به بیانی دیگر، سرعت تیک‌تاک ساعت اتمی را نشان می‌دهد. از آنجایی که اتم‌ها به صورت عمودی مرتب شده بودند، گرانش زمین باعث شد تا فرکانس نوسانات گروه نزدیک و دور از زمین، به میزان متفاوتی جابجا شوند. نتایج نشان داد تفاوت در انتقال به سرخ در این فاصله‌ی کوچک فقط حدود ۰.۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۰۱ بود ولی این عدد دقیقا با پیش‌بینی‌های نسبیت عام اینشتین مطابقت داشت.
این آزمایش با یک ساعت اتمی جدید و فوق‌العاده دقیق انجام شد. به گفته دانشمندان این ساعت اتمی هر ۳۰۰ میلیارد سال فقط یک ثانیه خطا دارد. ساعت‌های اتمی با ردیابی سطوح انرژی الکترون‌ها کار می‌کنند. محققان می‌گویند وقتی یک الکترون سطح انرژی خود را تغییر می‌دهد، نور را با همان فرکانس جذب یا ساطع می‌کند که اتم‌های یک عنصر خاص است. ساعت‌های اتمی از لیزرهایی استفاده می‌کنند که دقیقاً روی این فرکانس تنظیم شده‌اند تا زمان را محاسبه کنند و برای حفظ زمان دقیق به پیچیده‌ترین لیزر در جهان نیاز است.
در واقع این ساعت‌ها تشدید فرکانس‌های اتمی- اتم‌های سزیم یا روبیدیم- را دنبال می‌کنند. این فرآیند به چنین ساعت‌هایی اجازه می‌دهد تا زمان را با دقت بالایی اندازه‌گیری کنند. این ساعت جدیدترین و دقیق‌ترین ساعت اتمی است که تا به امروز ساخته شده و دانشمندان می‌گویند این دستگاه می‌تواند به شکار “ماده تاریک” یا جستجوی “امواج گرانشی” کمک کند. جزئیات بیشتر این پژوهش در دو مقاله در نشریۀ Nature ، Nature منتشر شده است.
منبع: سایت علمی بیگ بنگ