اثبات مجدد تئوری نسبیت انیشتین

بنا بر فرضیه نسبیت اینشتین، كه او آن را در سال ۱۹۰۵ میلادی ارائه كرد، ساعت هایی كه به سرعت تغییر مكان داده می شوند نسبت به ساعت هایی با ساخت همسان كه در مكان ثابتی قرار گرفته اند، آهسته تر كار می كنند. این پدیده كه به صورت تحت اللفظی «كش آمدن زمان» نامیده می شود، احتمالاً یكی از نتایج اعجاب برانگیز تئوری انقلابی اینشتین در مورد فضا و زمان است. اینكه مدت یك ثانیه، بایستی به سرعت حركت خود ساعت بستگی داشته باشد، از لحاظ حسی، قابل تصور نیست و با تجارب همه روزه ما، همخوانی ندارد. با این وجود، «انبساط زمان» كه در سال ۱۹۷۱ توسط ساعت های اتمی در داخل هواپیماهای پر سرعت ثابت شد، یك واقعیت است. اما فیزیكدانان آلمانی درصدد برآمدند تا این موضوع را دقیق تر بررسی كنند.
قلب تپنده انستیتوی فیزیك هسته ای ماكس پلانك، یك دستگاه شتاب دهنده ذرات است كه در مكانی به بزرگی جایگاه نگهداری هواپیماها قرار گرفته است. «گیدو زاتهوف» كه به هنگام كار ترانسفورماتورها و دستگاه های تولیدكننده خلاء به زحمت می توانست صدای خود را به گوش ما برساند، گفت: «داستان از اینجا آغاز می شود. ما اینجا یك قفس فارادی داریم كه درون آن یك منبع یونی جای گرفته است.»
این فیزیكدان متخصص به تانكی نارنجی رنگ و به شكل یك سوسیس بسیار بزرگ اشاره می كند و می افزاید: «در درون این محفظه، یك جریان الكتریكی فشار قوی، یون های عنصر لیتیم را تحریك كرده و به میزان ۱۹ هزار كیلومتر در ثانیه به شتاب در می آورد. این سرعت كه یك ششم سرعت نور است برای گردش هر ۲ ثانیه یكبار یون ها به دور زمین كفایت می كند.» بر اساس فرضیه نسبیت اینشتین، بایستی ساعت درونی ذرات پرسرعت یون ها نسبت به ساعت مچی زاتهوف آهسته تر كار كند. به گفته او: «بر اساس نظریه اینشتین، تقریباً ۰۰۲/۱ مرتبه آهسته تر. یعنی ۰۰۲/۰ ثانیه آهسته تر از ساعت های آزمایشگاه و ما می توانیم به وسیله اسپكتروسكوپ لیزری این فاكتور را تا رقم دهم بعد از ممیز نیز دقیقاً محاسبه كنیم.» سفر یون های لیتیم در سالن جانبی انستیتوی ماكس پلانك خاتمه می یابد. در این محل مغناطیس های قوی، این یون ها را وادار می كنند تا در مداری دایروی حركت كنند. این لوله دایره مانند آلومینیومی، ۵۵ متر درازا دارد و در درون آن، یون ها با شتاب ۳۳۰ هزار دور در ثانیه در حركتند. به علت زیاد بودن تعداد سیم پیچ ها، كابل ها و دیگر وسایل الكترونیكی، به زحمت می توان این لوله خالی از هوا را دید. زاتهوف در ادامه می گوید: «این ذرات، خود به عنوان یك ساعت كار می كنند. به این صورت كه آنها می توانند نوسان داشته باشند. كار یك ساعت همیشه بر پایه یك سیستم نوسان كننده است. در یك ساعت پاندول دار، پاندول ساعت است كه نوسان می كند و در یك ساعت كوارتز، كریستال كوارتز، این حركت را انجام می دهد. اتم ها و الكترون های درون آنها نیز می توانند نوسان داشته باشند. این ذرات، در مقایسه با یك كریستال كوارتز با سرعت بیشتری نوسان می كنند. همین امر این اجازه را به ما می دهد كه بتوانیم زمان را با دقت بسیاری بسنجیم.» فیزیكدانان برای محاسبه این زمان از اشعه لیزر استفاده می كنند. به این ترتیب، پژوهشگران پوشش الكترونی یون های شتابدار لیتیم را هدف قرار داده و آنها را برای نوسانات مشخصی تحریك می كنند. در این حالت یون های مزبور نور فلوئورسانس از خود متساعد می سازند كه نشان دهنده آن است كه ساعت درونی آنها با چه سرعتی در حال كار كردن است. در زیرزمین موسسه ماكس پلانك، زیر نوری ضعیف و در پس یك پرده پلاستیكی سیاه رنگ، یك میز به بزرگی میز پینگ پونگ قرار دارد. ۳ دستگاه بزرگ لیزر و شمار زیادی عدسی و آینه، بر این میز جای گرفته اند. تنها سوار كردن این سیستم دقیق نوری ۳ سال تمام زمان نیاز داشت.
تاكنون كارشناسان آلمانی موفق شده اند فرمول اینشتین را با دقت ۱۰ رقم بعد از ممیز نیز تائید كنند. اما آنها قصد دارند به زودی این آزمایش ها را با دستگاه قوی تری در شهر «دارمشتات» به انجام برسانند.

منبع : شبکه فیزیکی هوپا