Атомный часовой в альпийском тоннеле | Блог для умниц | Блог для умниц
Новостная лента

Атомный часовой в альпийском тоннеле

13.02.2017

 

Из защищенной лаборатории ученые переместили атомные часы до альпийского тоннеля во Франции. Их целью было измерить предусмотрен Айнштайном влияние, с которым сила тяжести действует на время. Для этого ученые использовали мобильный стронциевый атомные часы. И все удалось: по сравнению с показателями, полученными на 1000 метров ниже, часы на горе шел чуть быстрее. Так удались первые измерения релятивістського искажение времени – с помощью мобильного оптического атомных часов.

Внутри трейлера с мобильным оптическим стронцієвим часами. Изображение PTB.

 

 

Со времен Альберта Айнштайна известно, что время – не абсолютная величина: если тело движется со скоростью света, время для него проходит медленнее. Также время растягивается силой тяжести – этот гравитационный эффект происходит даже на Земле: на вершинах горы, где сила притяжения чуть меньше, часы идут быстрее, чем в долине – теоретически.

 

Однако на протяжении длительного времени этот эффект было невозможно измерить. Хотя новейшие атомные часы, в частности стронциевый часы, достаточно точные, чтобы заметить эти гравитационные растяжение времени, однако эту сложную и высоко чувствительную аппаратуру можно было испытывать разве в специальных лабораториях. Перенести ее на вершину горы было немыслимо.

 

Однако сейчас это изменилось. Ученые из Физико-технического федерального института (Physikalisch-Technischen Bundesanstalt, PTB) в Брауншвейге сконструировали мобильный стронциевый часы: всю установку вместе с точно настроенным лазером и холодильным агрегатом перенесли в защищенный от вибраций и со стабилизированной температурой трейлер легкового автомобиля.

 

Принцип измерения оптического атомных часов такой: несколько тысяч атомов стронция охладили почти до абсолютного нуля и содержался в крошечных ловушках лазерного света. Затем пойманные атомы облучают надстабільним красным лазером и меняют их энергетическое состояние. Эта смена происходит при частоте лазерного света 430 миллиардов колебаний в секунду – это соответствует «тіканню» часов. Важно, что стронциевый часы настолько точный, что им можно измерить относительное искривление времени.

 

В рамках первой международной измерительной кампании с участием этих часов его привезли в подземной лаборатории посреди железнодорожного туннеля Мон-Сеніс во французских Альпах. Пока часы был здесь, ученые осуществили сравнительное исследование за 90 километров отсюда – в Турине, что на 1000 метров ниже, чем горный тоннель. Точная сверка часов была возможна благодаря оптововолоконній сети, длиной 150 километров.

 

Сравнение обоих показателей часов дало возможность измерить крошечные временные смещения, вызванные разницей в силе тяжести на обеих территориях. «Это первая полевая измерительная кампания по транспортабельным стронцієвим атомными часами», – констатировал Джакопо Ґротті (Jacopo Grotti) и его коллеги из Федерального института.

 

Несмотря на неидеальные условия в тоннеле измерения удались. Ученые обнаружили и измерили временные растяжение на основании показателей часов. «Мы определили, что релевантный красный сдвиг составил 47,92 Герц, – сообщили они. – На основании этого мы вычислили разницу в гравитационном потенциале на уровне 10,032 квадратных метрах на секунду квадратную».

 

Этот показатель очень хорошо согласуется с измеренной классическими методами разницей в силе притяжения между двумя территориями. «Поэтому это первая демонстрация хронометричного определения высоты с помощью мобильного атомных часов», – констатировал Ґротті с коллегами.

 

Совершенствование точности мобильного оптического часов возможны, так что метод имеет потенциал измерять высотные разницы лишь несколько сантиметров. Так атомные часы будет точнее, чем спутниковые измерения, и в будущем даст возможность осуществлять более точные измерения гравитационного потенциала Земли. При таком условии ученые могли бы следить за изменениями уровня моря или океанических потоков несравненно точнее.

 

«Оптический атомные часы считают часами будущего – и не лабораторным, а и мобильным высокоточным инструментом», – пояснил Кристиан Лісдат (Christian Lisdat) из Федерального института. Такие высотные измерения, осуществлении атомными часами, со временем могут помочь избежать ошибок при воплощении транснациональных строительных проектов. Ведь до сих пор разные страны пользуются не одинаковыми показателями уровня моря для системы отсчета. Это уже привело к проблемам при строительстве моста между Германией и Швейцарией, когда высота обеих частей моста отличались более 50 сантиметров. Измерения атомных часов позволяют объединить системы и избежать проблем при воплощении инженерных и конструкторских проектов, пояснили ученые.

 

 

Nadja Podbregar

Atomuhr im Alpentunnel

Wissenschaft.de , 13/02/2018

Зреферувала Соломия Кривенко

You Might Also Like

Loading...

Нет комментариев

Комментировать

Яндекс.Метрика