التحقق من نظرية أينشتاين النسبية
0

افترض أينشتاين في نظرية النسبية العامة أن تشوّه الزمكان بواسطة الجاذبية سببه الأجسام الضخمة، وتماشيًا مع ذلك يمر الوقت بشكل أبطأ في حقل الجاذبية الشديد منه في حقل خفيف، وللتحقق من هذه النظرية استخدم علماء من مركز RIKEN للضوئيات المتقدمة ساعتين بصريتين مضبوطتين بدقة، واحدة في قاعدة مرصد Tokyo Skytree البالغ طوله 450 مترًا والأخرى على قمته، فمن المفترض أن تسير الأوقات بشكل أبطأ في القاعدة.

تكمن صعوبة قياس التغيير في سرعة عمل الساعات في حقول الجاذبية المختلفة في أنّ الفرق صغير جداً، أي يتطلب إجراء اختبار صارم لنظرية النسبية إمّا ساعة دقيقة جداً أو اختلافًا كبيرًا في الارتفاع، حيث اعتمدت التجارب السابقة على الأقمار الصناعية مع فرق ارتفاع يصل لآلاف الكيلومترات، لذلك تولى العلماء من RIKEN وشركائهم مهمة تطوير ساعات شبكية بصرية قابلة للنقل يمكنها إجراء اختبارات دقيقة نسبيًا على الأرض.

لم يكن الهدف النهائي إثبات أو دحض نظرية آينشتاين، فوفقاً للبروفيسور هيديتوشي كاتوري Hidetoshi Katori الذي قاد المجموعة، هناك تطبيق رئيسي آخر لتلك الساعات هو استشعار انحناء الزمكان والاستفادة منه، حيث يمكن للساعات تمييز الاختلافات الصغيرة في الارتفاع مما يسمح لنا بقياس التورم الأرضي في أماكن مثل البراكين النشطة أو تشوه القشرة أو تحديد مرجع الارتفاع.

كان مفتاح هذا الإنجاز الهندسي تصغير الساعات بحجم المختبر إلى أجهزة قابلة للنقل وجعلها غير حساسة لضجيج البيئة المحيطة كتغيرات درجة الحرارة والاهتزازات والمجالات الكهرومغناطيسية. وُضعت كل ساعة في صندوق مُدرّع مغناطيسياً بسماكة 60 سنتيمترًا من كل جانب، كما وُضعت أجهزة الليزر المختلفة وأجهزة التحكم الإلكترونية اللازمة لاحتجاز الذرات المحصورة في شبكة ضمن صندوقين قابلين للتعليق.

تم توصيل الساعتين بواسطة ألياف بصرية لقياس تواتر الخفقان، وبشكل موازي أجرى العلماء قياس مدى بالليزر وقياس جاذبية لتقييم فرق حقل الجاذبية لكل ساعة بشكل مستقل. فكان الرقم الذي حصلوا عليه لانتهاكات النسبية العامة دليل آخر على صحة نظرية آينشتاين، وقد حققت التجربة نتائج تقارن بأفضل القياسات الفضائية.

0

شاركنا رأيك حول "علماء يستخدمون مرصد Tokyo Skytree لاختبار نظرية النسبية العامة لآينشتاين"