Теорія відносності Ейнштейна в нашому житті

Сучасні технології досягли такої точності, що дозволяють виміряти, наскільки швидше старіє одна людина, піднявшись на пару сходинок вище іншого.

Група фізиків з Національного інституту стандартів і технологій (NIST, США) за допомогою надточних атомних годин експериментально підтвердила два улюблених фантастами постулату теорії відносності: чим далі об'єкт від землі, тим часом для нього тече швидше; чим швидше об'єкт рухається, тим «його годинник» йдуть повільніше.

Наука і життя // Ілюстрації

Наука і життя // Ілюстрації

<

>

У земних умовах цю різницю вже кілька десятиліть намагаються виміряти, піднімаючи вимірювальні прилади на величезну висоту або розганяючи до величезних швидкостей, але унікально точні атомні годинники вперше дозволили спостерігати і заміряти її в звичайних умовах: для висоти всього 33 см або при швидкості руху 35 км в година.

Робота атомного годинника заснована на здатності атомів і іонів (заряджених атомів) під впливом електромагнітного імпульсу певної частоти перескакувати з одного енергетичного рівня на інший. Атоми можна змусити «стрибати» між двома рівнями, випускаючи кванти енергії з частотою близько мільйона мільярдів раз в секунду, отмеряя цими «тиками» мізерно малі частки часу. Як стандарт використовується випромінювання атома цезію. Якщо ж, як це зроблено в NIST, як джерело випромінювання використовувати оптичний лазер і впливати його випромінюванням на іон алюмінію, то точність годин підвищиться в десятки разів.

Алюмінієві атомний годинник знаходилися в різних лабораторіях, з'єднані 75-метровим оптоволоконним кабелем. Один годинник були нерухомі відносно земної поверхні, другі - поступово підняті на 33 см вище перших. Як і передбачав Ейнштейн, у міру руху вгору другий годинник «тикали» швидше. Інакше кажучи, той, хто живе на третьому поверсі, дійсно старіє швидше, ніж живе на першому, але, на щастя, настільки незначно, що тільки атомний годинник здатні це вловити. (За 79 років верхні годинник, залишаючись в цьому положенні, постаріли б на 90 мільярдних часток секунди швидше нижніх).

Фізикам з NIST також вдалося виміряти ефект ейнштейнівського «парадоксу близнюків», згідно з яким один з близнюків, який мандрує на швидкій ракеті, повернеться додому молодше, ніж його брат, що залишився на Землі. Ракети не було потрібно: ті ж ефекти можна спостерігати, якщо брат-мандрівник просто поїде на машині зі швидкістю близько 35 км на годину. Атомні алюмінієві годинник, що переміщаються в просторі зі швидкістю 7 м в секунду, цокали на незначні частки секунди повільніше, ніж нерухомі, в повній відповідності з теорією.

«Ми плануємо підвищити точність алюмінієвих годин на порядок, що дозволить вловити гравітаційний зсув часу для висоти в один сантиметр», повідомив керівник досліджень Джеймс Чін-Вен Чу (James Chin-Wen Chou).

Слова жизни
Фотогалерея