Grawitacyjna dylatacja czasu w skali tak małej, jak nigdy. To rekordowy pomiar

Dylatacja czasu wynikająca z działania grawitacji była już wcześniej mierzona, ale tym razem udało się tego dokonać w rekordowo małej skali.

O ile wcześniej pomiarów dokonywano na przykład z użyciem gwiazd czy supermasywnych czarnych dziur, tak nowy, rekordowy rezultat jest związany z odległością zaledwie jednego milimetra. Tyle wystarczyło, by dokonać pomiaru grawitacyjnej dylatacji czasu. Szczegóły w tej sprawie zostały niedawno opisane na łamach Nature.

Czytaj też: Psy znają prawa fizyki. Reagują, kiedy coś je łamie

Jak wynika z artykułu, tajną broń w arsenale autorów badania stanowiło tzw. grawitacyjne przesunięcie ku czerwieni. Ma ono miejsce, kiedy foton ucieka ze studni grawitacyjnej, a długość jego fali zostaje rozciągnięta przez grawitację masywnego obiektu. W efekcie dochodzi do przesunięcia w kierunku końcowej skali widma elektromagnetycznego.

Dylatacja czasu wynikająca z działania grawitacji była już wcześniej mierzona, ale nie w tak małej skali

Autorzy badania mierzyli przesunięcie ku czerwieni, badając dwa różne regiony chmury atomowej, która składała się ze 100 000 atomów strontu. Zostały one schłodzone do temperatury bliskiej zera absolutnego. Naukowcy prowadzili obserwację zachowania tej chmury, skupiając się na różnicach w odmierzaniu czasu. Grawitacyjne przesunięcie ku czerwieni okazało się naprawdę niewielkie, ale co najważniejsze – zgodne z przewidywaniami.

Czytaj też: Przez kilka miesięcy wykrywali fale grawitacyjne. Teraz poznali ich potencjalne źródło

To zupełnie nowe wyzwanie, nowy system, w którym mechanika kwantowa w zakrzywionej czasoprzestrzeni może być poddawana badaniom. Jeśli moglibyśmy zmierzyć przesunięcie ku czerwieni 10 razy lepiej niż w tym przypadku, będziemy w stanie zobaczyć całe fale materii atomów w poprzek zakrzywienia czasoprzestrzeni. […] Możliwość zmierzenia różnicy czasu w tak małej skali mogłoby na przykład doprowadzić do odkrycia, że grawitacja zakłóca spójność kwantową, co może leżeć u podstaw tego, dlaczego nasz świat w makroskali jest klasyczny.

Jun Ye, Joint Institute for Laboratory Astrophysics