Стиль жизни

Ученые максимально точно измерили гравитационное замедление времени

Физики из Калифорнийского университета в Беркли и Берлинского университета им. Гумбольдта сумели снизить погрешность измерения гравитационного замедления времени в 10 тысяч раз, проведя успешный лабораторный эксперимент с атомами цезия

Теория относительности предсказывает, что темп хода часов, находящихся в гравитационном потенциале U, будет отличаться в (1 + U•c^-2) раз от скорости хода таких же часов, помещенных вне потенциала. Этот эффект называют гравитационным замедлением времени (гравитационным красным смещением). Самой удачной его проверкой считался опыт 1976 года, в котором изучалась разность хода атомных часов, расположенных на поверхности Земли и поднятых на высоту 10 000 км; точность этих измерений составила 7•10^-5.

Как сообщает compulenta.ru, авторы работы провели куда менее затратный лабораторный опыт с атомами цезия, охлажденными до чрезвычайно низкой температуры и захваченными в ловушку. Для наблюдения эффекта замедления времени использовались три лазерных импульса.

Первый вводил атомы в суперпозицию двух равновероятных состояний, в одном из которых они "подбрасывались" на 0,1 мм выше, чем в другом; второй корректировал две возможные траектории атомов таким образом, чтобы они встретились; третий позволял наблюдать интерференционную картину и измерять разность фаз, соответствующих двум состояниям (с атомом, напомним, связана волна де Бройля, отражающая принцип корпускулярно-волнового дуализма).

Успех эксперимента обеспечила огромная частота волны де Бройля, примерно равная 3•10²⁵ Гц. За 0,3 с свободного падения волны материи на верхней и нижней траекториях накапливают разность "ощущаемого" ими времени всего в 2•10^-20 секунды, но их колоссальная частота и высокое качество интерферометра позволили достичь точности измерений в 7•10^-9.

"Если бы время свободного падения было увеличено до 14 млрд. лет (возраста Вселенной), разность времен на верхней и нижней траекториях составила бы тысячную долю секунды", - заявил участник исследования Хольгер Мюллер.

В будущем авторы планируют еще больше повысить точность измерений, увеличив расстояние между атомами в двух состояниях. Если, к примеру, дистанцию когда-нибудь удастся довести до 1 м, в аналогичном по сути эксперименте можно будет зарегистрировать гравитационные волны.