Гравитационное замедление времени нашли на самых малых масштабах

19 февраля 2022
Фото аватара
19.02.2022
20997
2 минуты на чтение
Гравитационное замедление времени нашли на самых малых масштабах

Эффект замедления времени вследствие гравитации удалось измерить на самых малых на данный момент масштабах. Он был предсказан ещё в общей теории относительности Эйнштейна, и впоследствии его измеряли при помощи звёзд, сверхмассивных черных дыр и атомных часов на масштабе в 30 см.

В новом исследовании, опубликованном в журнале Nature, этот масштаб уменьшили до одного миллиметра при помощи сверхточных атомных часов. Замедление времени измерили при помощи феномена гравитационного красного смещения. Речь идет об эффекте относительности. Если фотон — частица света — покидает гравитационный колодец (в данном случае, нашу планету), то длина его волны растягивается гравитацией массивного объекта и движется к концу электромагнитного спектра.

Данное исследование примечательно не только революционностью новых оптических атомных часов, но и тем, что приближает учёных к моменту, когда они смогут измерять гравитационные эффекты на квантовых масштабах. Часы в 50 раз точнее вполне могли бы это сделать.

Самый важный и волнительный результат заключается в том, что мы потенциально можем объединить квантовую физику с гравитацией, например, исследуя сложную физику, когда частицы распределяются по разным точкам в искривленном пространстве-времени. Что касается измерения времени, то это также показывает, что перед нами нет препятствия для создания часов в 50 раз точнее, чем сегодня — и это фантастическая новость.

Йе Цзюнь, ведущий автор исследования, профессор Национального института стандартов и технологий США, лауреат Премии за прорыв в фундаментальной физике 2022 года

Использовавшиеся для эксперимента часы побили рекорд квантовой когерентности – то, как показатели энергии «тикают» между энергетическими уровнями. Они находились в унисоне целых 37 секунд. Команда измерила красное смещение, изучив две разных области атомного облака, состоящего из 100 тысяч атомов стронция при температуре, близкой к абсолютному нулю.

Изучив поведение этих областей атомного облака, исследователи сумели зарегистрировать разницу в хронометрировании. Измеренное гравитационное красное смещение по всему облаку было незначительным, в районе 0,0000000000000000001 (одна часть на 10 миллиардов миллиардов), но данный показатель идеально согласовывался с предсказаниями теории.

Это совершенно новая игра, новый режим, в котором можно исследовать квантовую механику в искривленном пространстве-времени. Если бы нам удалось измерить красное смещение в 10 раз точнее, мы смогли бы увидеть волны всего вещества атомов, пересекающие кривизну пространства-времени. Обладая возможностью измерить разницу во времени на таких миниатюрных масштабах, мы смогли бы, например, открыть, что гравитация нарушает квантовую когеренцию, из-за чего наш макромир выглядит таким классическим. Если мы доберемся до времён, чувствительных к очень незначительной кривизне пространства-времени, нас ждут очень интересные открытия.

Йе Цзюнь

 Эти экстремально точные часы можно применять не только для расширения границ известной физики частиц. Их также можно использовать в качестве инструмента для изучения тёмной материи — таинственной невидимой субстанции, превышающей по массе обычное вещество в пропорциях 5 к 1. Они также могут помочь в картографировании внутреннего строения Земли с невероятной точностью измеряя гравитацию.

Читайте также

Нейронные сети заподозрили в наличии сознания 1

Нейронные сети заподозрили в наличии сознания

Но с этим согласны далеко не все.

Симуляция на суперкомпьютере раскрыла природу вспышек сверхмассивных черных дыр

Симуляция на суперкомпьютере раскрыла природу вспышек сверхмассивных черных дыр

Эти вспышки имеют циклическую природу.

Статьи

Фантастический подкаст 6
0
7890
Примеряем бесконечные расцветки сюрреализма Чайны Мьевиля в 119 выпуске «Фантастического подкаста»

Любители странной фантастики всех стран, объединяйтесь!

Нереальная жесть: какой получилась книга Клиффа Блезински о самом себе
0
9453
Нереальная жесть: какой получилась книга Клиффа Блезински о самом себе

Рассказываем об очередной автобиографической книге — на этот раз от создателя Unreal и Gears of War

Р. Дж. Баркер «След костяных кораблей». Спустить паруса!
0
11164
Р. Дж. Баркер «След костяных кораблей». Спустить паруса!

Финальный том морского фэнтези

Какие фильмы смотреть в апреле 2024 в кино? Кирдык Америке, взрослая Алиса и французская романтика 9
0
50898
Какие фильмы смотреть в апреле 2024 в кино? Кирдык Америке, взрослая Алиса и французская романтика

В апреле российский прокат богат на интересные инди-фильмы.

«Задача трёх тел»: какой получилась западная экранизация китайского романа 3
0
60924
«Задача трёх тел»: какой вышла западная экранизация китайского романа

Неровная, но интересная попытка экранизировать сверхпопулярный роман китайского фантаста

Мир фантастики. Спецвыпуск № 14 (2024). Фантастическая музыка 2
0
140114
Мир фантастики. Спецвыпуск № 14 (2024). Фантастическая музыка

О том, как музыканты передают образы Средиземья, будущего или стимпанка, и об историях, которые они рассказывают в своих песнях.

Сериал Halo, второй сезон: идеальная посредственность 4
0
111330
Сериал Halo, второй сезон: идеальная посредственность

На каждую интересную сюжетную находку найдётся своя банальность.

Mass Effect 5: чего мы ждём? Намёки, загадки и надежды фанатов 2
0
155575
Новый Mass Effect: чего мы ждём? Намёки, загадки и надежды фанатов

Будущее Млечного Пути, каноничный финал и возвращение Капитана

Спецпроекты

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: