Самая высокая телевышка помогла проверить теорию относительности
Японские ученые в очередной раз экспериментально доказали истинность теории относительности, которую выдвинул Альберт Эйнштейн. Для этого физики установили сверхточные атомные часы у подножия и на верхних этажах самой высокой телевышки Земли — Tokyo Skytree. Об этом пишет газета «Майнити». Статью физиков опубликовал научный журнал Nature Photonics. «Наши портативные атомные часы можно использовать не только для проверки теорий Эйнштейна, но и для сверхточного замера структуры пространства-времени. Эти данные позволяют отслеживать небольшие различия в высоте местности, что важно, к примеру, при наблюдениях за “вздутием” недр Земли в окрестностях активных вулканов или зон сейсмического напряжения», — рассказал руководитель работы, профессор Токийского университета Хидетоси Катори.
Одно из следствий общей теории относительности Эйнштейна заключается в том, что время в присутствии гравитационных полей разной силы течет неоднородно. Чем сильнее гравитация, тем сильнее «растягивается» время. Благодаря этому, например, в окрестностях горизонта событий черных дыр его ход практически полностью замирает. За последние 50 лет астрономы и физики неоднократно подтверждали это в ходе наблюдений за далекими объектами и экспериментов на орбите Земли, из-за чего сейчас фактически никто не сомневается в том, что гравитация действительно влияет на время.
Тем не менее, ученые продолжают периодически проводить подобные тесты в надежде на то, что им удастся найти новые проявления теории Эйнштейна в природе, а также приспособить ее для решения различных практических задач. В частности, Катори и его коллеги предлагают использовать ее для наблюдений за малейшими сдвигами в устройстве недр Земли и сверхточной оценки высоты различных объектов. Чтобы решить подобную задачу, японские физики создали сверхточные, но при этом портативные и мобильные атомные часы, которые можно устанавливать в любой точке местности. Эти приборы, как заявляют ученые, позволяют измерять различия в высоте с точностью в сантиметр. Чтобы такие часы отстали хотя бы на секунду, должно пройти не менее 30 млрд лет, добавляют специалисты.
Для проверки их работоспособности физики выбрали самый высокий объект в Токио — телебашню Skytree, высота которой составляет 634 метра. Это самое высокое здание такого рода в мире. Установив атомные часы у подножия этой телевышки и на ее смотровой площадке, ученые проследили за тем, как сильно замедляется ход времени на высоте в 450 метров. Эти замеры, по словам Катори и его коллег, не уступили в точности аналогичным экспериментам, которые проводили в лабораторных условиях или на борту спутников.
Сверка показаний выявила, что часы на смотровой площадке, шли примерно на 5 стотрилионных долей секунды быстрее, чем часы на первом этаже. За сутки отставание «нижних» часов составило примерно 4,3 наносекунды (наносекунда — одна миллиардная часть секунды). Согласно расчетам исследователей, за один год разница между часами составила бы примерно 1,6 микросекунды (микросекунда — одна милионная часть секунды). Авторы эксперимента не нашли этому иного объяснение кроме того, что ход «нижних» часов замедляла сила гравитации. Эксперимент в очередной раз подтвердил выкладки Эйнштейна с точностью в 99,9986%. В будущем ученые планируют провести аналогичный эксперимент, но с гораздо большим расстоянием между двумя приборами.
