O.S.E.L. - Triumf relativity: Fyzici změřili dilataci času na vzdálenosti 1 milimetru
 Triumf relativity: Fyzici změřili dilataci času na vzdálenosti 1 milimetru
Fyzici amerického institutu JILA dokázali detekovat naprosto nepatrnou relativistickou dilataci času na vzdálenost pouhého jednoho milimetru. Chtělo to ultrachladné atomy stroncia, hodně laserů a ultrapřesné atomové hodiny. Do budoucna by podobné atomové hodiny mohly být ještě přesnější, což by snad konečně umožnilo propojit relativitu s kvantovou mechanikou.

Experiment s dilatací času na úrovni milimetrů. Kredit: R. Jacobson/NIST.
Experiment s dilatací času na úrovni milimetrů. Kredit: R. Jacobson/NIST.

Einsteinova obecná relativita počítá s dilatací času v důsledku působení gravitačního pole. Čas objektu, který se nachází blíže ke středu působení gravitace, běží pomaleji, než čas objektu, na který působí gravitace slaběji. Tyhle věci obvykle pozorujeme u kosmických těles a satelitů, kde jsou ve hře obvykle dost velké vzdálenosti a rozměry.

 

Jun Ye. Kredit: NIST.
Jun Ye. Kredit: NIST.

Tým amerického institutu JILA (dříve Joint Institute for Laboratory Astrophysics), který sídlí v kampusu University of Colorado Boulder, nedávno dosáhl ohromujícího úspěchu, když naměřil dilataci času na doposud nejkratší vzdálenosti vůbec. Ač je to k neuvěření, detekovali dilataci času u dvou malých atomových hodin, které byly vzdálené pouhý milimetr. Hodiny, které byly umístěny výše (tedy o 1 milimetr), tikaly rychleji. Naměřený rozdíl byl samozřejmě zcela nepatrný (v řádu 0,0000000000000000001, jak uvádějí autoři), ale reálný.

 

Výzkum byl založený na měření gravitačního rudého posuvu svrchní a spodní části jediného vzorku, který obsahoval asi 100 tisíc ultrachladných atomů stroncia, rozmístěných na optické mřížce, vytvořené laserovými paprsky.

 

Logo. Kredit: NIST.
Logo. Kredit: NIST.

Experimenty to jsou naprosto fascinující, což by samo o sobě určitě stačilo. Ale nebyly samoúčelné. Na jejich základě bude možné sestrojit atomové hodiny, které budou ještě 50krát přesnější než ty dnešní. Rovněž nabízejí cestu k tolik vytouženému propojení relativity a kvantové mechaniky, kdy bude možné studovat relativitu na úrovni jednotlivých částic.

 

Jak uvádí vedoucí výzkumu Jun Ye, právě možné propojení kvantové mechaniky s relativitou, tedy gravitací představuje nejdůležitější a nejvíce vzrušující výstup z jejich výzkumu. Na obzoru se rýsuje například studium komplexní fyziky, která bude zahrnovat částice rozmístěné na různých pozicích zakřiveného časoprostoru. Ultrapřesné atomové hodiny by se mohly podílet i na pátrání po temné hmotě a na řešení dalších záhad soudobé fyziky.

 

Video: Einstein, Time, and Very Small Things - with Jun Ye

 

Literatura

NIST 16. 2. 2022.

Nature 602: 420–424.


Autor: Stanislav Mihulka
Datum:19.02.2022