В ряде работ, опубликованных в журнале Science на прошлой неделе, международная группа исследователей представила эксперимент, в котором использовалось релятивистское замедление времени для измерения кривизны пространства-времени. В первой статье обсуждается установка эксперимента, выполненная командой исследователей из Стэнфорда. Вторая статья представляет собой перспективную статью Альберта Руры из Института квантовых технологий Немецкого аэрокосмического центра, в которой обсуждается эксперимент и его результаты.
В нашем современном понимании физики гравитация является результатом изгиба или искривления самого пространства-времени, из которого состоит вся Вселенная. Массивные объекты создают значительную кривизну пространства-времени, которую мы воспринимаем как гравитацию. Как отмечает Рура в своей статье “Перспектива”, гравитация влияет на то, как объекты воспринимают время: «…часы, движущиеся с разной скоростью или расположенные в разных областях гравитационного поля, тикают с разной скоростью, явление, известное как релятивистское замедление времени».
В эксперименте использовался этот факт замедления времени для измерения величины искривления пространства-времени в “башне высотой 10 метров”. Исследователи установили массу вольфрама вблизи вершины башни и использовали лазеры для перемещения атомов на различные высоты в башне. Все атомы начали эксперимент в одной и той же фазе, и исследователи искали различия в фазах в конце, чтобы увидеть, насколько и насколько разные атомы по-разному переживали время.
Атомы, которые были ближе к массе наверху, испытывали большее ускорение из-за того, что находились ближе к гравитационному притяжению массы; это приводило к различным фазовым сдвигам. Точно так же, как часы тикают по-разному, атомы в разных областях гравитационного поля по-разному меняли фазу, и исследователи исследовали эти различия, чтобы измерить наблюдаемое замедление времени и выявить величину искривления пространства-времени.
Это исследование подтверждает предсказания общей теории относительности и показывает, что гравитация может вызывать фазовые сдвиги, как и другие физические явления, такие как электромагнитные силы и поля. Рура комментирует важность исследования, говоря: “В дополнение к важности результатов для фундаментальной физики, используемые методы могут привести к более точным измерениям гравитационной постоянной Ньютона, которая параметризует силу гравитационного взаимодействия и, безусловно, наименее точно известна из всех фундаментальных констант”.
