ساخت ساعت اتمی که پیچش زمان را اندازه می‌گیرد

 

بر اساس این نظریه، ساعت‌ها وقتی از زمین یا سایر اجرام چگال و متراکم دورند، سریع‌تر «تیک تاک» می‌کنند. این امر واقعیتی طبیعی و مستقل از ابعاد ساعت است و می‌تواند در سطح اتمی نیز قابل مشاهده باشد.

 

محققان اینک با استفاده از این ساعت، این اثر را در نمونه اتمی کوچک‌تر در ابعاد میلیمتری آشکار کرده‌اند که در آن، زمان در قسمت بالای نمونه اندکی سریع‌تر از قسمت پایین آن می‌گذرد.

 

از اتم‌ها می‌شود به‌عنوان ساعت استفاده کرد، زیرا بسامد معیِن نور، سطح انرژی آن‌ها را تغییر می‌دهد. این بسامد مانند «تیک تاک» ساعت عمل می‌کند.

 

زمان برای اتم‌های دورتر از زمین در مقایسه با اتم‌های نزدیک‌تر به زمین، سریع‌تر می‌گذرد، از این رو برای تغییر سطوح انرژی آن‌ها، به بسامد بیشتری از نور نیاز است. این تغییر که با عنوان انتقال به سرخ گرانشی شناخته می‌شود، پیش‌تر در ارتفاع ۳۳ سانتی‌متری کشف شده بود.

 

ماریانا سافرونوا، فیزیکدان نظری از دانشگاه دلاوِر، می‌گوید: «فوق‌العاده است! فکر می‌کردم خیلی بیش از این‌ها طول می‌کشد تا به این نقطه برسیم.»

 

در این پژوهش که هنوز داوری علمی نشده است، جان یی، فیزیکدان موسسه مشترک آزمایشگاه اخترفیزیک دانشگاه کلرادو، از ساعتی استفاده کرده است که از صدهزار اتم استرونتیوم فوق سرد ساخته شده بود که در شبکه‌ای از ارتفاعات گوناگون چیده شدند.

 

فیزیکدانان نحوه تغییر بسامد‌ها را در آن ارتفاعات تعیین کردند که اختلافی به میزان یک صدم از یک کوادریلیون یک درصد از یک میلیمتر را نشان می‌داد‌. نتیجه‌ای که بر اساس اصل نسبیت عام، مورد انتظار بود.

 

سرعت «تیک تاک» را می‌توان با اندازه‌گیری دوره زمانی بیش از ۹۰ ساعته، با دقت ۰.۷۶ میلیونیم تریلیونیم یک درصد اندازه‌گیری کرد که دقیق‌ترین مقایسه‌ای است که تاکنون انجام شده است.

 

ویکتور فلامباوم، فیزیکدان نظری از دانشگاه نیوساوت ولز، گفت: «ساعت‌های اتمی اینک به‌قدری دقیق‌اند که ممکن است برای جست‌وجوی ماده تاریک استفاده شوند» زیرا این ماده ناشناخته اسرارآمیز می‌تواند بر چگونگی تیک تاک ساعت‌ها تأثیر داشته باشد.

 

مقایسه ساعت‌های اتمی با سایر ایزوتوپ‌ها (تعداد نوترون‌ها در هسته آن‌ها) می‌تواند همچنین برای یافتن ذرات جدید به‌کار گرفته شود.