حميده احمديان راد
هرگز كار آساني نبوده كه تئوري هاي نسبيت آلبرت اينشتين به خانه ها و به ميان عموم مردم آورده شوند. اين تئوري ها پيش بيني مي كنند كه سرعت نسبي و جاذبه بر گذر زمان اثر مي گذارند. حالا محققان نشان داده اند كه در زندگي روزمره هم موقعي كه سرعت يك شيء افزايش مي يابد ساعت ها كندتر حركت مي كنند و هنگامي كه نيروي جاذبه ضعيف مي شود سرعت حركت ساعت ها افزايش مي يابد.
در ابتداي دهه 1970 دانشمندان با نصب ساعت هاي اتمي كه با هم انطباق زماني داشتند بر روي جمبوجت هايي كه به سوي شرق و غرب زمين پرواز مي كردند تئوري هاي نسبيت را نشان دادند. به اين ترتيب كه پرواز هواپيمايي كه به سوي غرب زمين مي رفت –يعني هواپيمايي كه برخلاف مسير گردش زمين پرواز مي كرد- در مقايسه با يك ساعت مرجع ثابت بر روي زمين زمان بيشتري گرفت. اما پرواز با جمبوجت هم به هرحال زندگي روزمره همه مردم نيست.
حالا چين- ون چو و همكارانش در مؤسسه ملي استانداردها و فناوري ها ( NIST ) واقع در بولدر كلرادوي آمريكا، تئوري هاي اينشتين را با مقياس هاي دنيوي بيشتري تشريح كرده اند. محققان NIST با آزمايش تئوري هاي خاص و عام نسبيت نشان مي دهند كه اگر شما از تنها يك پله نردبان بالا رويد زمان با سرعت بيشتري مي گذرد و اگر با سرعت حدود 36 كيلومتر در ساعت سفر كنيد سرعت گذر زمان كند مي شود. نتايج كار اين محققان اخيراً در مجله ساينس به چاپ رسيده است.
هولگر مولر استاد فيزيك دانشگاه كاليفرنيا مي گويد:«اين مطالعه نشان مي دهد كه اثبات نسبيت محدود به آزمايشات مربوط به سرعت ها و فاصله هاي بسيار زياد نيست و همچنين ثابت مي كند كه نسبيت چيزي محسوس و ملموس است.»
مطالعاتي كه محققان NIST انجام مي دهند به ساعت هايي كه در اختيار دارند و از جمله دقيق ترين ساعت هاي جهان هستند وابسته است. ساعت هاي اتمي استاندارد كه از دهه 1950 ميلادي به كار گرفته شده اند از ساعت هاي بسيار دقيقي هستند كه در اين تحقيق مورد استفاده قرار گرفته اند. آنها امواج ماكروويو يك فركانس خاص را از روي اتم ها عبور مي دهند كه اتم ها هم با پريدن به يك سطح بالاتر انرژي پاسخ مي دهند. سيگنال ناشي از اين پرش به سرچشمه يا منبع امواج مايكروويو منعكس مي شود و از انحراف فركانسش جلوگيري مي كند. بنابراين تيك تاك ساعت را در كسر يك در 10 به توان 15 يا بيشتر نگه مي دارد.
چو و گروهش براي انجام اين مطالعه ساعت نوري اي كه در سال 2005 ابداع شده بود را مورد استفاده قرار دادند. اين ساعت نور ليزر را مورد استفاده قرار مي دهد كه فركانسي تقريباً صدهزار برابر بالاتر از امواج ماكروويو دارد. بنابراين ساعت هاي نوري ده ها و حتي صدها برابر دقيق تر از ساعت هاي مايكروويو هستند. ساعت نوري اي كه NIST در اختيار دارد كمتر از يك ثانيه را در سه ميليارد سال از دست مي دهد.
نسبيت عام مي گويد كه موقعي كه نيروي جاذبه ضعيف مي شود سرعت گذر زمان براي اشيا بالا مي رود. چو و همكارانش براي نشان دادن اين وضعيت يك ساعت نوري را 33 سانتي متر بالاتر از ساعت ديگري قرار دادند. همين جاذبه كمي كمتر در اين ارتفاع اين نتيجه را در برداشت كه سرعت تيك تاك ساعت در مقايسه با ساعت مرجع به ميزان كسري از فركانس چهار در ده به توان منفي 17 معادل يك نود ميلياردم يك ثانيه در بيش از 79 سال افزايش يافت.
نسبيت خاص هم مي گويد كه سرعت گذر زمان براي اشياي در حال حركت كند مي شود. محققان براي تشريح اين وضعيت يك اتم را در ساعت نوريشان تكان دادند به نحوي كه در سرعت هاي نسبي كمتر از ده متر در ثانيه يا 36 كيلومتر در ساعت نوسان يافت. در اين موقوع به نظر رسيد كه سرعت تيك تاك ساعت با فركانس كسري از تقريباً 16- 10 × 6 افت كرد.
چو مي گويد كه كار گروهش را نبايد با مطالعاتي كه در گذشته با دقت كمتري انجام شده بودند و سعي مي كردند پيش بيني هاي نسبيت را آزمايش كنند مقايسه كرد. او مي گويد اين مطالعه به ياد مردم مي آورد كه نسبيت در زندگي روزانه آنها اثر دارد.
توانايي يافتن و نمايان ساختن تغييرات كوچك در جاذبه مي تواند در ژئوفيزيك و آب شناسي هم كاربردهايي داشته باشد. به گفته ژرارد گويينر استاد فيزيك دانشگاه منيتوباي كانادا، اين توانايي مي تواند به دانشمندان در رديابي اين كه چگونه جرم- براي مثال در شكل آب- به دنبال تغييرات آب و هوايي توزيع مي شود كمك كند.
منبع: http://www.nature.com/news/2010/100923/full/news.2010.487.html
| < قبلی | بعدی > |
|---|
