Fysikere sætter rekord ved at måle tidsforvrængning over en enkelt millimeter

(ilt/øjeblik/Getty Images)

Gå tæt nok på en sort hul og du vil hurtigt lære, hvordan tyngdekraften fordrejer selve virkelighedens struktur.

Her på Jorden er tyngdekraftens tidsbøjende effekt ikke nær så stærk. Det er dog stadig målbart. Derudover har fysikere sat en ny rekord i at beskrive vores planets indflydelse på universets 'stof' – de har gjort det på millimeterskala.

Det er en milepæl, der er værd at være meget opmærksom på. At zoome ind så tæt på den blide kurve af virkelighedens grundlag kan hjælpe os med at løse et af de mest presserende problemer i hele fysikken.



Forskere ved JILA, en fælles indsats fra US National Institute of Standards and Technology og University of Colorado, brugte et specialdesignet atomur til at måle timingen af ​​lysbølger adskilt med 1 millimeter (ca. 0,04 tommer), hvilket resulterede i en forskel svarende til til blot 0,76 milliontedele af en billiontedel af en procent.

Forskellen var resultatet af noget, der kaldes gravitationel rødforskydning - et fænomen forårsaget af tyngdekraftens indflydelse på frekvensen af ​​to identiske bølger sammenlignet med hinanden.

Hvor ubegribeligt lille figuren end kan se ud, kommer den ikke som nogen overraskelse for forskerne. Einsteins generel relativitetsteori forudsiger jo netop dette resultat.

Hvad der virker som to adskilte konstanter af rum og tid, er i virkeligheden et enkelt firedimensionelt ark, hvori universet ligger. Hver gang noget med masse synker ned i det, ændrer det omgivende rumtid form.

Resultatet betyder, at længden af ​​et sekund tæt på et objekt – det være sig Jorden, et sort hul eller endda en jellybean – ikke vil være den samme længde af et sekund længere væk.

Matematikken er så præcis, også gennemtestet, kan vi forudsige denne forskel for utroligt små afstande, selv når gravitationsforvridningen er lige så mild som Jordens.

De skal også tage fejl. I hvert fald på et lille niveau.

Kvantemekanik eret andet område af fysikkender er gennemtestet. En af dens mindre intuitive implikationer er, at når du begrænser en måling af én slags, bliver andre egenskaber fundamentalt mindre præcise.

Så pålidelige som fysikkens to monolitiske felter er, spiller de ikke ligefrem godt sammen. Tid er ikke så central i kvantemekanik, som det er i generel relativitetsteori , for én ting.

Endnu vigtigere, det sømløse ark af rumtid, der krummer sig aldrig så yndefuldt forgenerel relativitetsteoriville være et fuzzy rod under et kvantemikroskop på grund af problemet med mindre præcise egenskaber, vi nævnte tidligere. Dette ville skabe et mareridt for enhver, der leder efter en måde at blande de to ideer sammen.

Det vi har brug for er enindikation af, at begge teorier fejler, hvilket kunne betyde, at vi finder ud af, hvor vores forudsigelser halter på et eller andet niveau.

For lidt over et årti siden , lykkedes det forskerne at måle en forskel i den relative frekvens af lys udsendt af atomer adskilt af en lodret afstand på lidt over 30 centimeter (ca. en fod).

I denne nye undersøgelse, ved at bruge en ny slags hulrum til at øge eksperimentets kraft, lykkedes det forskerne at presse atomtætheden ned med en størrelsesorden, hvilket reducerede højden fra centimeter til en håndfuld millimeter.

Ind i dette kammer skubbede de 100.000 strontiumatomer, som de tvang til virtuel stilstand ved at fjerne så meget varme som muligt.

De målte derefter lyset udsendt fra toppen og bunden af ​​stakken af ​​atomer og korrigerede for eventuelle effekter, der ikke var gravitationsmæssige i naturen.

Efter 92 timer at se disse små ure tikke, havde de et gennemsnit, der lignede nogenlunde det forventede resultat, hvis den generelle relativitetsteori var sand.

Holdet har ikke offentliggjort arbejdet for peer review endnu, men resultaterne er tilgængelige på pre-print server arXiv for nogen at tjekke ud.

Graden af ​​forskel mellem de gravitationsmæssigt rødforskudte emissioner var så lille, at den sætter rekord for, hvor fin en forskel vi kan registrere, hvilket giver os et mål for fænomenet næsten 100 gange mere præcist end noget, der er opnået tidligere.

Det er ikke ligefrem det teorisprængende resultat, vi higer efter, men det er en lektion i, hvordan vi kan krympe teknologi til en skala, der er nødvendig for at finde knæk i to af fysikkens største ideer.

Populære Kategorier: Fysik , Samfund , Mennesker , Tech , Sundhed , Natur , Forklarer , Plads , Miljø , Mening ,

Om Os

Offentliggørelse Af Uafhængige, Beviste Fakta Om Rapporter Om Sundhed, Rum, Natur, Teknologi Og Miljøet.