物理学家创造了一项新的记录,可以测量一毫米的时间失真

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一毫米可能看起来并不多。然而,即使是很小的距离也会引起时间的变化。

根据爱因斯坦的引力理论,广义相对论,离地球或其他巨大物体越远,时钟走得越快。从理论上讲,即使时钟高度略有变化,这也应该成立。现在,一个异常灵敏的原子钟已经在一个毫米大小的原子样本中检测到了这种加速,表明这种效应是在比以前观察到的更小的高度差上产生的。根据最近的一项研究,样本顶部的时间流动速度略快于底部。

在这项研究中,科罗拉多州博尔德市JILA的物理学家Jun Ye和他的同事们使用了一个由10万个超冷锶原子组成的时钟。这些原子排列在晶格中,这意味着它们位于不同的高度,就像站在梯子的梯级上一样。在绘制出频率在特定高度上是如何移动的之后,发现了一个差异。

这种差异是由引力红移引起的,引力红移是由引力对两个相同波的频率的影响引起的。因此,研究人员对这个数字并不感到惊讶,不管它看起来有多小。

物理学家测量了一毫米的时间失真

宇宙存在于一个由空间和时间这两个独立常数组成的四维单张中。当有质量的物体坠入时空时,它会改变形状。

因此,在地球等物体附近的一秒长度与在远处的一秒长度是不同的。即使引力扭曲和地球的一样温和,计算也非常精确,经过充分的测试,可以预测极短距离内的这种差异。

然而,也有可能他们实际上是不正确的。量子力学是另一个经过严格检验的物理学领域。其结果之一是,限制一种测量方法会降低其他属性的准确性。物理学的这两个整体学科,尽管它们是可靠的,但却不能和睦相处。首先,时间在量子物理中不像在广义相对论中那么重要。

从根本上说,在量子显微镜下,在广义相对论中如此缓慢弯曲的无缝时空薄片将是一团混乱,这是由于上述不太具体的性质所造成的明显问题。任何想要把这两种思想结合起来的人都会面临两难的境地。因此,我们需要证明任何一个假设都是失败的,这可能需要找出我们的预测出错的地方。

几年前,研究人员记录了垂直距离略大于30厘米的原子发射光的相对频率的变化。

研究人员通过使用一种独特的腔体来提高实验功率,将原子密度降低了一个数量级,将高度从厘米降低到几毫米。然后,他们向腔室中注入了10万个锶原子,并通过尽可能多地去除热量来停止。

然后,他们通过测量从原子堆顶部和底部发出的光来调整任何非引力效应。结果,在观察这些微型时钟92小时后,他们得到了一个接近预期结果的平均值,如果广义相对论是准确的。

引力红移辐射之间的差异是如此之小,以至于它创造了可以检测到的微小变化的新记录,为我们提供了一个比以往任何记录都精确100倍的过程测量。

这不是一个违背理论的结果,但它是一个教训,告诉我们如何将技术缩小到消除物理学两个最基本概念中的弱点所需的规模。爱游戏ayx体育

该研究尚未提交同行评审;然而,结果可在arXiv

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