يبدو وكأنه خيال علمي ، لكن الوقت الذي تمر فيه بين حدثين يعتمد بشكل مباشر على المسار الذي تسلكه في الكون. بعبارة أخرى ، تفترض نظرية آينشتاين عن النسبية الخاصة أن الشخص الذي يسافر بصاروخ عالي السرعة سوف يشيخ ببطء أكبر من عمر الأشخاص على الأرض.
على الرغم من أن القليل من الفيزيائيين يشككون في أن آينشتاين كان على حق ، فمن الأهمية بمكان التحقق من تمدد الوقت إلى أفضل دقة ممكنة. الآن ، قام فريق دولي من الباحثين ، بما في ذلك الحائز على جائزة نوبل تيودور هانش ، مدير معهد ماكس بلانك للبصريات ، بذلك.
تعود اختبارات النسبية الخاصة إلى عام 1938. ولكن بمجرد أن بدأنا في الذهاب إلى الفضاء بانتظام ، كان علينا أن نتعلم التعامل مع تمدد الوقت على أساس يومي. الأقمار الصناعية GPS ، على سبيل المثال ، هي في الأساس ساعات في المدار. إنهم يسافرون بسرعة هائلة 14000 كيلومتر في الساعة فوق سطح الأرض على مسافة 20000 كيلومتر. بالنسبة للساعة الذرية على الأرض ، تفقد حوالي 7 ميكروثانية في اليوم ، وهو رقم يجب أن يؤخذ في الاعتبار حتى تعمل بشكل صحيح.
لاختبار تمدد الوقت بدقة أعلى بكثير ، قام بنجامين بوترمان من جامعة يوهانس جوتنبرج بألمانيا وزملاؤه بتسريع أيونات الليثيوم إلى ثلث سرعة الضوء. هنا يأتي دور دوبلر بسرعة. سيتم تحويل أي أيونات تطير نحو المراقب إلى اللون الأزرق وسيتم تحويل أي أيونات تطير بعيدًا عن المراقب إلى اللون الأحمر.
يعتمد المستوى الذي تخضع فيه الأيونات لتحول دوبلر على حركتها النسبية ، فيما يتعلق بالمراقب. ولكن هذا أيضًا يجعل ساعاتهم تعمل ببطء ، مما يحول الضوء من وجهة نظر المراقب - وهو تأثير يجب أن تتمكن من قياسه في المختبر.
لذا قام الفريق بتحفيز التحولات في الأيونات باستخدام اثنين من أشعة الليزر التي تنتشر في اتجاهين متعاكسين. ثم تعتمد أي تحولات في تردد الامتصاص للأيونات على تأثير دوبلر ، الذي يمكننا حسابه بسهولة ، والانزياح الأحمر بسبب تمدد الوقت.
تحقق الفريق من تنبؤهم بتوسيع الوقت إلى أجزاء قليلة في البليون ، مما أدى إلى تحسين الحدود السابقة. ونشرت النتائج في 16 سبتمبر في المجلة رسائل المراجعة البدنية.
