Fyysikot yhdysvalloissa ja Saksassa on käytössä kaksi perusperiaatteiden kvanttimekaniikka suorittaa korkea-tarkkuus testata Einsteinin yleinen suhteellisuusteoria., Tutkijat hyödyntää aalto-hiukkanen kaksinaisuus ja päällekkäisyys sisällä atomin interferometri todistaa, että vaikutus tunnetaan painovoiman punasiirtymä – hidastumassa aika lähellä massiivinen elin – pätee tarkkuus seitsemän osat miljardia euroa. Seurauksena on tärkeää etsiä teoria kvanttigravitaatio ja voisi olla merkittäviä käytännön vaikutuksia, kuten parantamaan tarkkuutta global positioning systems.
Gravitaatiopunasiirtymä noudattaa ekvivalenssiperiaatetta, joka pohjautuu yleiseen suhteellisuusteoriaan., Ekvivalenssiperiaatteen mukaan painovoiman paikalliset vaikutukset ovat samat kuin nopeutetussa viitekehyksessä olemisen. Niinpä jonkun hississä tuntema alaspäin menevä voima saattoi johtua yhtä lailla hissin kiihtyvyydestä ylöspäin tai painovoimasta. Valoimpulsseja lähetti ylöspäin kellon hissin lattia on Doppler-siirtynyt, tai redshifted, kun hissi kiihtyy ylöspäin, mikä tarkoittaa, että tämä kello tulee näkyviin rasti hitaammin, kun sen aaltoja verrataan katto hissin toiseen kellon., Koska ei ole mitään keinoa kertoa painovoima ja kiihtyvyys toisistaan, sama pitää paikkansa painovoimakenttä; toisin sanoen sitä suurempi vetovoima kokenut kellon, tai lähempänä se on massiivinen elin, lisää hitaasti siihen tulee rasti.
Vahvistus tämä vaikutus tukee ajatusta siitä, että painovoima on osoitus aika–avaruuden kaarevuus, koska ajan kulkua ei ole enää vakio koko universumissa, mutta vaihtelee mukaan jakelu massiivinen elinten., Vahvistaa ajatusta aika–avaruuden kaarevuus on tärkeää, kun erottaa eri teorioita quantum gravity, koska on olemassa joitakin versioita string-teoria, jossa asia voidaan vastata jotain muuta kuin geometria tilaa–aikaa.,
Universaalisuus vapaapudotus
Painovoiman punasiirtymä, kuitenkin, ilmentymänä paikallinen asema invarianssi (ajatus siitä, että minkään ei-painovoima kokeilu on riippumaton, jos ja kun maailmankaikkeudessa on toteutettu) on ainakin hyvin vahvistettu kolmesta kokeesta, jotka tukevat vastaavuuden periaate. Muut kaksi, universaalisuus vapaapudotus ja paikallisten Lorentz-invarianssin, se on tarkastettu täsmennyksiä 10-13 tai parempi, kun taas painovoiman punasiirtymä oli aiemmin vahvistettu vain tarkkuus on 7 × 10-5., Tämä saavutettiin vuonna 1976 kirjaamalla ero kulunut aika mitataan kaksi atomikellojen – yksi Maan pinnalla ja toinen lähetti jopa korkeudessa 10 000 km: n raketti.
tällainen punasiirtymä mittaus on rajoitettu aste vetovoima esittänyt Maan massa., Uusi tutkimus, jonka toteutti Holger Müller University of California Berkeley, Achim Peters Humboldt-Yliopistossa Berliinissä ja Steven Chu, aiemmin Berkeley mutta nyt YHDYSVALTAIN ulkoministeri energia on rajoitettu samalla tavalla, mutta onnistuu merkittävästi lisätä tarkkuutta kiitos ultrapienten kello esittänyt kvanttimekaniikka.,
Vuonna 1997 Peters käyttää laser ansastusta kehittämät Chu kaapata cesium atomien ja viileä ne muutaman miljoonasosan määrin edellä mainittuun absoluuttiseen nolla (jotta voidaan vähentää niiden nopeus niin paljon kuin mahdollista), ja sitten käyttää pystysuora laser beam antamaan ylöspäin potku atomien jotta voidaan mitata painovoiman vapaapudotus.
Nyt, Chu ja Müller on uudelleen tulkita tuloksia, että kokeilu antaa mittaus painovoiman punasiirtymä.
kokeessa jokainen atomeista altistui kolmelle laserpulssille., Ensimmäinen pulssi asetetaan atomi osaksi päällekkäin kaksi yhtä todennäköistä maat – joko jättää yksin hidastuvan, ja sitten pudota takaisin alas Maan vetovoiman tai antaa sille lisäpotkua niin, että se saavutti suurempi korkeus ennen laskeutumista. Toinen pulssi oli sitten soveltaa juuri oikealla hetkellä, jotta push-atomin toisen valtion nopeammin takaisin kohti Maata, jolloin kaksi päällekkäisyys valtioiden tavata matkalla alas., Tässä vaiheessa kolmas pulssi mitattiin häiriöitä näiden kahden valtion välillä tuomat atomin olemassaolosta kuin aalto, ajatuksena on, että mitään eroa painovoiman punasiirtymä kuin kokenut kaksi valtiota olemassa ero korkeudella Maan pinnasta olisi ilmetä muutoksena suhteellinen vaihe kaksi valtiota.
Valtava taajuus
hyve tämä lähestymistapa on erittäin korkea taajuus cesium atomin de Broglie-aalto – noin 3 × 1025 Hz. Vaikka aikana 0.,3 s freefall asia aallot korkeampi kehityskaari kokenut kulunut aikaa vain 2 × 10-20 s enemmän kuin aallot pienempi kehityskaari ei valtavan usein niiden värähtely, yhdistettynä kykyyn mitata amplitudi erot vain yksi osa 1000, tarkoitti sitä, että tutkijat pystyivät vahvistamaan painovoiman punasiirtymä tarkkuudella ja 7 × 10-9.,
Kuten Müller asettaa se, ”Jos aika vapaapudotus oli laajennettu ikä maailmankaikkeus 14 miljardia vuotta – aika, ero ylemmän ja alemman reittejä olisi vain yksi tuhannesosa toinen, ja mittauksen tarkkuutta olisi 60 ps, aika kuluu valo matkustaa noin sentin.”
tästä äärimmäisestä tarkkuudesta voi tulla hyödyllinen, kun globaalit paikannusjärjestelmät tarkentuvat entisestään., Kuten Müller huomauttaa, määrittää sijainnin objektin päällä millimetrin tarkkuutta atomikellojen, GPS-satelliitit pitäisi toimia tarkkuudella 10-17, kuva, itse asiassa saavutettu äskettäin kello kehittänyt National Institute of Standards and Technology yhdysvalloissa (katso ”Uusi optinen kello taukoja tarkkuus ennätys”). Mutta satelliittien korkeus 20 000 km, tällaista kellot kokevat nopeuttaa aikaa noin yksi osa 1010 kiitos painovoiman punasiirtymä., 10-17: n tarkkuuden palauttaminen vaatisi siis punasiirtymän vaikutuksen tuntemista tarkkuudella 10-7.
Müller toivoo edelleen parantaa tarkkuutta punasiirtymä mittauksia lisäämällä välinen etäisyys päällekkäisyys valtioiden cesium atomien. Etäisyys on saavutettu nykyinen tutkimus oli vain 0,1 mm, mutta, hän sanoo, lisäämällä tämä 1 m pitäisi olla mahdollista havaita gravitaatioaaltoja, minimaalisia väreilyä aika–avaruuden ennusti yleinen suhteellisuusteoria, mutta ei koskaan ennen havaittu.
teos on kuvattu luonnossa 463 926.,