Einstein‘a göre ışık hızı her zaman aynıdır. Fakat teorik kuantum kütleçekim modellerine göre, uzay-zamanın bu tek biçimliliği parçacıklar için geçerli değildir. Fizikçiler şimdi iki optik Ytterbium saati kullanarak uzay-zaman bütünlüğündeki bir değişikliği tespit etmeye çalıştılar.

Özel Görelilik Teorisi’nde, Einstein, şartlar ne olursa olsun, ışığın hızının her zaman aynı olduğu hipotezini formüle etti. Bununla birlikte, – teorik kuantum kütleçekim modellerine göre uzay-zamanın bu tek biçimliliği parçacıklara uygulanmaz. Fizikçiler şimdi bu hipotezi Physikalisch-Technische Bundesanstalt’ta (PTB) iki optik ıtterum saatin ilk uzun vadeli karşılaştırmasıyla test ettiler.

Hatası on milyar yılda yalnızca bir saniyeye kadar çıkan bu saatler ile elektrotların itterbiyumdaki hareketindeki aşırı küçük sapmaların bile ölçülmesi mümkün olmalıdır. Ancak, bilim insanları saatler uzayda farklı şekilde yönlendirildiğinde herhangi bir değişiklik tespit etmediler.

Bu sonuçtan dolayı, deneyler vasıtasıyla uzay-zaman simetrisinin test edilmesi için geçerli sınır, 100 faktörü ile büyük ölçüde iyileştirildi. Buna ek olarak, optik kateter saatlerinin 4×’den az olan son derece küçük sistematik ölçüm belirsizliği 10E-18 onaylandı.

Tarihin en ünlü fizik deneylerinden biri: 1887 gibi erken bir tarihte Michelson ve Morley, Einstein’ın daha sonra bir teori biçiminde ne ifade ettiğini gösterdi. Dönen bir interferometre yardımı ile dikey olarak çalışan iki optik eksen boyunca ışığın hızını karşılaştırdılar.

Bu deneyin sonucu, Einstein’ın Özel Görelilik Teorisi’nin temel ifadelerinden biri haline geldi: Işığın hızı, uzayın tüm yönlerinde aynıdır. Şimdi sorulabilir: Bu uzay simetrisi (Hendrik Antoon Lorentz adını aldı) malzeme parçacıklarının hareketi için de geçerli midir?

Ya da enerji aynı kalmasına rağmen bu parçacıkların daha hızlı veya daha yavaş hareket ettiği yönleri var mı? Özellikle parçacıkların yüksek enerjileri için teorik kuantum çekim modelleri, Lorentz simetrisinin ihlal edildiğini öngörmektedir.

Şimdi bu soruyu yüksek doğrulukla araştırmak için iki atom saati ile bir deney yapılmıştır. Bu atomik saatlerin frekanslarının her biri, bir tuzakta depolanan tek bir Yb + iyonunun rezonans frekansı tarafından kontrol edilir. Yb + iyonlarının elektronları, zemin durumunda küresel olarak simetrik bir dağılıma sahipken, uyarılmış durumda, belirgin bir şekilde uzamış bir dalga fonksiyonu sergilerler ve dolayısıyla esas olarak bir uzamsal doğrultuda ilerlerler.

Dalga fonksiyonunun yönü, saatin içine uygulanan manyetik alan ile belirlenir. Alan yönü, iki saatte yaklaşık olarak dik açı olarak seçildi. Saatler bir laboratuara sıkıca monte edilir ve sabit yıldızlara göre Dünya ile birlikte günde bir kez (tam olarak: 23.9345 saatte bir kez) birlikte döner. Eğer elektronların hızı uzaydaki oryantasyona bağlıysa, bu, periyodik olarak gerçekleşecek iki atom saati arasında ve Dünya’nın dönüşüyle ​​birlikte bir frekans farkına neden olacaktır.

Böyle bir etkiyi olası herhangi bir teknik etkiden açıkça ayırt edebilmek için, Yb + saatlerinin frekansları 1000 saatten daha uzun bir süre boyunca karşılaştırıldı. Deney sırasında, iki saat arasında, erişilebilir süre süreleri için birkaç dakika ila 80 saat arasında bir değişiklik gözlenmedi. Yb + iyonunun atomik yapısı ile ilgili teorik yorum ve hesaplamalar için PTB ekibi, Delaware Üniversitesi’nden (ABD) teorisyenlerle işbirliği içinde çalıştı. Şimdi elde edilen sonuçlar, 2015 yılında, California Üniversitesi Berkeley araştırmacıları tarafından Ca + iyonları ile 100 faktöre dayanan araştırmacılar tarafından belirlenen sınırları iyileştirmiştir.

Toplam ölçüm süresi boyunca ortalama olarak, her iki saat de 3 x 10E-18’den daha düşük bir nispi frekans sapması sergilemiştir. Bu, daha önce 4 × 10E-18 olarak tahmin edilen saatin birleşik belirsizliğini onaylar.

Ayrıca, optik atomik saatlerin bu doğruluk seviyesinde karakterizasyonunda önemli bir adımdır. Sadece yaklaşık on milyar yıl sonra bu saatler potansiyel olarak bir saniyeden diğerinden sapabilir.

CEVAP VER

Lütfen yorumunuzu giriniz!
Lütfen isminizi buraya giriniz