آزمایش نظریه نسبیت با دقیق ترین و پیشرفته ترین ساعت های دنیا

در این آزمایش ها از ساعت های استرنتیوم اتمی استفاده شده است که در سرا تا سر قاره اروپا قرار داده شده اند.

به گزارش کلیک ، دانشمندان در آخرین بررسی های خود نظریه نسبیت را که در واقع بیان کننده این واقعیت است که زمان وابسته به سرعت نسبی و نیروی کشش گرانشی است، مورد مطالعه قرار داده اند. پیش از این این نظریه با استفاده از ساعت های کازیوم اتمی که بسیار دقیق هستند مورد بررسی قرار گرفته بود، اما اخیراً دانشمندان برای بررسی دوباره این فرضیه از ساعت های بسیار دقیق تری نسبت به ساعت های قبلی استفاده کرده اند.و این ساعت ها از نوع ساعت های استرونتیوم اتمی است. با وجود استفاده از این ساعت ها نیز نظریه نسبیت اینشتین همچنان پا بر جا و پر قدرت به عنوان یکی از معتبرترین نظریه ها مورد قبول فیزیکدانان و دانشمندان است.

در این بررسی محققان رصد خانه پاریس در فرانسه با استفاده از تعدادی از مدرن ترین و دقیق ترین ساعت های روز دنیا که از نوع ساعت های استرونتیوم اتمی هستند در سراسر قاره اروپا این فرضیه را که سرعت متفاوت آن ها همان گونه که زمین می چرخد بر روی زمانی که این ساعت ها نشان می دهد اثر گذار است یا نه را مورد بررسی قرار داده اند.

با توجه به تعداد دفعاتی که این فرضیه مورد بررسی مجدد قرار گرفته است تقریباً تمام دانشمندان از قطعیت این فرضیه با خبر بوده و حتی محققان نیز بر این باور بوده اند که کوچک ترین تضادی در یافته های این آزمایش و قوانین این تئوری مشاهده نخواهد شد.

اما مطالعات و بررسی های اخیر دانشمندان نیز نتوانست حتی کوچکترین تناقضی در این نظریه ها پیدا کند. اما چیزی که برای دانشمندان مشکل آفرین است قرار دادن دو نظریه نسبیت و مکانیک کوانتوم در کنار یکدیگر است. زیرا با قرار گرفتن این دو نظریه در کنار یکدیگر تناقضاتی ایجاد می شود که با وجود دقت و. قدرت هر دو نظریه درک این تناقضات مشکل است.

فیزیکدانان از نظریه نسبیت عام برای پیش بینی در خصوص نحوه رفتار ستاره ها و سیاره ها استفاده می کنند در حالی که از مکانیک کوانتوم برای پیش بینی نحوه رفتار و تعامل اجزای بسیار کوچک با یکدیگر استفاده می کنند.

هر دو این نظریه ها بسیار قوی و دقیق هستند اما متاسفانه وقتی این دو نظریه در کنار یکدیگر قرار می گیرند به خوبی با یکدیگر در تعامل نیستند.

معمولاً نا سازگازی این دو نظریه تا وقتی که هر کدام در خصوص موارد مختلف مورد استفاده قرار می گیرند مشکلی ایجاد نمی کند. اما برای مثال وقتی از این دو نظریه برای مواردی همچون حفره سیاه استفاده می شوند حتی قوانین ریاضی بسیار قوی و معتبر نیز با تناقضاتی مواجه می شوند.

در مفاهیم بسیار پایه، نظریه نسبیت عام بیشتر با نیروی گرانش و فضا سر و کار دارد در حالی که نظریه نسبیت خاص بیشتر با زمان و فضا سر و کار دارد.

اجزای نسبیت این تئوری ها معمولاً در خصوص اینکه چگونه قوانین مختلف علوم جهان برای افرادی که ساکن مناطق مختلف جهان هستند در زمان ها و فضاهای مختلف عمل کرده و به نظر می رسد، صحبت می کنند.

بر اساس یکی از قوانین نسبیت که به قانون تغییر ناپذیری لورنتس مشهور است، تمام قوانین فیزیک بدون توجه به اینکه فرد یا جسمی در حال حرکت است و یا در جای خود ثابت است و همچنین در روی زمین و یا در فضا به صورت معلق قرار گرفته است، مشابه و یکسان است.

متاسفانه تضادهایی نیز وجود دارد مثل اینکه بر اساس این قانون نور در همه مکان ها و در همه شرایط فقط و فقط یک قانون سرعت داشته و از آن پیروی می کند.

بر اساس این نظریه وقتی نور بتواند در یک فضای بسته با سرعت یکسانی منتشر شود بنابراین دو فرد که با دو شتاب متفاوت در حرکت هستند و یا تحت تأثیر نیروی گرانش فضا-زمان هستند نیز باید این سرعت انتشار نور را یکسان احساس کنند. در واقع هر دو این افراد سرعت انتشار نور را چیزی به اندازه ۳۰۰ میلیون متر در هر ثانیه محاسبه خواهند کرد این در حالی است که سرعت گذر زمان برای این دو فرد متفاوت است. در واقع فردی که با سرعت نور در فا در حال حرکت است گذر زمان را شاید به اندازه یک سال احساس کند در حالی که فردی که بر روی زمین است همان فاصله زمانی را به اندازه صد سال احساس کند.

این پدیده که به اتساع زمان یا همان time deliation مشهور است بارها و بارها حتی با استفاده از ماهواره های GPS مورد بررسی و آزمایش قرار گرفته است.

به منظور اندازه گیری میزان اختلاف زمان برای دو فرد بر اساس سرعت حرکت آن ها، نیاز به یک ساعت با دقت بسیار بالایی هست.

در آزمایش اخیر که توسط محققان انجام شده است، از ۴ ساعت که در آن ها از شبکه نوری بر پایه تیک تاک با چندین هزار اتم استرانسیوم استفاده شده است. در این ساعت های از پرتوهای نوری لیزری بسیار پایدار استفاده شده است که سطح انرژی در آن ها در هر ثانیه به ۴۳۰ تریلیوم می رسد استفاده شده است. این ساعت ها بسیار دقیق هستند و حتی در طول ۱۵ میلیارد سال نیز به هیچ عنوان حتی ثانیه ای عقب نمی افتند. این ساعت ها سه برابر دقیق تر از نسل قبلی همین ساعت ها که در آن ها از اتم کازیوم استفاده شده بود، هستند.

دو نمونه از این ساعت های دارای اتم استرانسیوم در رصد خانه پاریس، یکی در آلمان و چهار ساعت دیگر در انگلستان قرار داده شد. تمام این ساعت ها با استفاده از فیبرهای نوری به منظور استفاده از اتم ها برای به حرکت در آوردن و شروع زمان سنجی ساعت ها در یک زمان استفاده شده است.

با توجه به این که هر کدام از کشورهایی که این ساعت ها در آن ها قرار داده شده بود در موقعیت های مختلف کره زمین قرار دارند بنابراین در هر سه این کشورها سرعت چرخش کره زمین متفاوت است و این یعنی زمان در هر کدام از این کشور ها به گونه ای متفاوت است.

این تیم تحقیقاتی توانست با استفاده از با هماهنگ سازی ساعت ها بر روی فاصله با استفاده از یک نوع لیزر هر گونه اختلاف در سرعت سنجش زمان توسط ساعت ها را مشاهده و بررسی نماید. به زبان ساده دانشمندان با این آزمایش قصد در یافتن این واقعیت که کدام ساعت کندتر از بقیه ساعت ها به اصطلاح تیک تاک که همان ثانیه شماری است را انجام می دهد، بوده است.

با استفاده از این ابزارها دانشمندان پارامتری به نام آلفا را که کمتر از ۰٫۰۰۰۰۰۰۱ و چیزی تقریباً نزدیک به صفر بوده است را محاسبه کرده اند. در واقع محاسبه این پارامتر به اندازه ای نزدیک به صفر نشان داده است که نظریه لورنتس همچنان پا برجا و معتبر است.

بر اساس گفته های یکی از فیزیکدانان معروف به نام سابین هوسنفلدر در صورتی که عدد محاسبه شده برای پارامتر آلفا بیشتر از مقدار محاسبه شده در این بررسی بود در این صورت تبعات زیادی گریبان گیر علم فیزیک می شد که باور آن برای بسیاری سخت می شد.