Ученые обнаружили и измерили кривизну пространства-времени‼
Физики-релятивисты из Стэндфордского университета во главе с профессором Крисом Оверстритом смогли на микросекунду замедлить время, чтобы провести измерения кривизны пространства-времени. Впервые о том, что пространство вместе со временем тесно взаимосвязаны и кроме того, имеют свою геометрию, высказал ещё Альберт Эйнштейн, однако в те далекие годы данную гипотезу проверить на практике было невозможно. Сейчас, когда прошло столетие с того момента, когда жил гений, специалисты объявляют о том, что ОТО реально работает и впервые смогли измерить кривизну временного континуума с помощью научного прибора который ученые назвали "атомный фонтан". Исследование опубликовано в журнале Science.
Атомный фонтан — научный прибор, который состоит из башни высотой 10 м, которая содержит в себе вакуумную трубу, в которой облако атомов направлено вверх с помощью нескольких мощных рубиновых лазеров. На вершине научного "фонтана" находится кольцо из вольфрама массой 1г. По задумке авторов, атомы направленные кверху должны падать вниз под действием гравитационного поля Земли. Но все пошло не так, как было запланировано
Согласно ОТО Эйнштейна, гравитационное притяжение, наблюдаемое между массами, вызвано искажением пространства и времени, вызываемым этими массами. В эксперименте, проведенном командой Оверстрита, атомы, поднявшиеся из "фонтана" выше всех к вольфрамовому кольцу, оказались более тяжелыми и поэтому испытали большее ускорение. Это привело к ничтожно малому, но временному сдвигу между этими атомами и теми, которые поднялись не так высоко; эти фазовые сдвиги были вызваны замедлением времени, которое заставляет время течь медленнее вблизи массивных объектов.
Данный эксперимент был основан на фундаментальном принципе квантовой механики волны-частицы, который означает, что частица может проявлять волновые свойства и, наоборот, что волна может вести себя как частица. Исходя из этого принципа, используемые атомы ведут себя как "волновые пакеты", которые могут накладываться друг на друга и создавать интерференцию. Таким образом, атомная интерферометрия позволяет измерять разные кванто-волновые колебания, которые движутся разными путями через интерферометр (в данном случае атомный фонтан). Так же этот эксперимент показал, что квантовомеханический эффект Ааронова-Бома, при котором на электрически заряженную частицу воздействует электромагнитный потенциал, хотя её магнитные и электрические поля должны быть равны нулю применим и к гравитации. В атомном фонтане электроны, движущиеся по своим собственным траекториям вверх и вниз по инструменту, пересекались, и, несмотря на магнитное поле в камере, на них не действовала магнитная сила, но все же наблюдалось изменение векторов магнитных полей, отмечают исследователи.
Команда также радуется тому, что их подход может оказать сильное влияние на развитие технологий человечества. В первую очередь, возможно в один прекрасный день ученые заменить современные и крайне громоздкие оптические интерферометры (LIGO, Virgo и др), которые используются для обнаружения гравитационных волн. Атомная интерферометрия более чувствительна, нежели чем использование зеркал, которые отражают лазерные лучи. Так же данная технология может лечь в основу создания устройств более точных чем GPS навигация. Ученые так же не исключают и того, что их исследования могут кому-то послужить толчком на создание звездолетов использующих warp-двигали и не только.
"По крайне мере теперь мы знаем, что Эйнштейн был 100% прав и пространство-время имеет кривизну. Осталось нам как-то научиться обращаться с ней в свою пользу" — заявил Оверстрит.
#квантовая_физика@eofru
