Вы когда-нибудь злились на шумного соседа сверху с его бесконечным ремонтом или громкой музыкой? Если да, то можете себя успокоить тем фактом, что для вашего соседа время идет быстрее и он стареет быстрее вас. Как это возможно? Объяснение лежит в общей теории относительности, которая утверждает, что часы на разных высотах идут с разной скоростью. Но это не все. Специальная теория относительности говорит об аналогичном эффекте для часов в движении. Если вы стоите на месте, то ваше время течет быстрее, чем у движущихся часов.
Тот, кто знаком с парадоксом близнецов, знает, что путешественник, отправившийся в космос на корабле с невероятной скоростью, при возвращении на Землю обнаружит, что его брат-близнец старше его, так как на движущемся корабле время течет медленнее, чем на Земле. Эти два эффекта замедления времени были подтверждены в течение многих лет экспериментами, которые, как правило, зависели от больших масштабов расстояния или скорости. Например, в 1971 году ученые, облетевшие на реактивных самолетах с цезиевыми атомными часами вокруг света, сравнили их время с эталонными часами на земле и убедились, что показания часов расходятся, что совпадает с предсказаниями теории относительности.
В эксперименте с реактивным самолетом, эффекты релятивистского замедления времени были незначительны, несмотря на высокую скорость и высоту. Однако благодаря улучшенному хронометражированию, небольшие различия в течении времени стали доступны для измерения в лабораторных условиях.
Это стало возможным благодаря созданию оптических часов на основе ионов алюминия, которые могут отсчитывать время с точностью до одной секунды за примерно 3,7 миллиарда лет.
В журнале “Science” описана серия экспериментов, проведенных исследователями из Национального института стандартов и технологий (NIST) в США. В ходе эксперимента были зарегистрированы различия во времени между двумя оптическими атомными часами высокой точности. Одни часы были подняты на метр другие приведены в движение со скоростью 10 метров в секунду.
Эффекты, которые были зафиксированы, незначительны, но все же могут быть выявлены. При изменении высоты и перемещении на несколько метров в секунду, два хронометра в исследовании отличались друг от друга.
Раньше релятивистские эксперименты были связаны с огромными расстояниями и скоростями, а также быстрыми колебаниями, которые не могли быть точно подсчитаны для хронометража целей. Однако сейчас мы можем создавать оптические часы, которые настолько точны, что мы можем наблюдать теорию относительности находясь непосредственно в лаборатории.
Для измерения релятивистских эффектов ученые использовали атомную интерферометрию, где измерения основаны на интерференции между двумя волнами. Атомные интерферометры могут производить физические измерения с высокой точностью, но не могут использоваться для отсчета хода обычного времени, так как не имеют часового механизма.
Заключение
Новое исследование разработано для использования на обычных масштабах расстояния и скорости. Оно основано на наличии хронометров, которые могут быть использованы для универсальных приложений синхронизации. В ходе исследования были подтверждены эффекты общей и специальной теории относительности, что делает эти теории более конкретными и доступными, чем просто абстрактной математической концепцией.
