एक नई घड़ी दिखाती है कि गुरुत्वाकर्षण समय को कैसे बदल देता है — यहां तक कि छोटी दूरी पर भी

जनता से रिश्ता वेबडेस्क। गुरुत्वाकर्षण बल समय को टाफी की तरह मानता है। इसका खिंचाव जितना मजबूत होता है, उतना ही अधिक गुरुत्वाकर्षण समय को बढ़ा सकता है, जिससे यह अधिक धीरे-धीरे गुजरता है। एक नई परमाणु घड़ी का उपयोग करके, वैज्ञानिकों ने अब तक की सबसे छोटी दूरी - केवल एक मिलीमीटर (0.04 इंच) पर समय की इस धीमी गति को मापा है।

अल्बर्ट आइंस्टीन का सामान्य सापेक्षता का सिद्धांत भविष्यवाणी करता है कि जहां गुरुत्वाकर्षण अधिक मजबूत होता है, वहां समय अधिक धीरे-धीरे गुजरता है। इसे समय फैलाव कहते हैं। गुरुत्वाकर्षण पृथ्वी के केंद्र के करीब अधिक मजबूत होता है। इसलिए, आइंस्टीन के अनुसार, समय को धीरे-धीरे जमीन के करीब जाना चाहिए। (और प्रयोगों ने इसकी पुष्टि की है।)

जून ये ने शोध समूह का नेतृत्व किया जो अब दिखाता है कि यह कैसे सुपर छोटी दूरी पर भी रहता है। वह बोल्डर, कोलो में जिला में भौतिक विज्ञानी हैं। (उस संस्थान को कभी प्रयोगशाला खगोल भौतिकी के लिए संयुक्त संस्थान के रूप में जाना जाता था।) यह कोलोराडो विश्वविद्यालय और राष्ट्रीय मानक और प्रौद्योगिकी संस्थान द्वारा चलाया जाता है।

गुरुत्वाकर्षण में छोटे बदलावों को महसूस करने की नई घड़ी की क्षमता इसे एक शक्तिशाली उपकरण बनाती है। यह जलवायु परिवर्तन की निगरानी में मदद कर सकता है। यह ज्वालामुखी विस्फोटों की भविष्यवाणी करने में भी मदद कर सकता है - यहां तक ​​कि पृथ्वी का नक्शा भी। और इसका डिज़ाइन परमाणु घड़ियों के लिए मार्ग प्रशस्त करता है जो और भी अधिक सटीक हैं, इसके निर्माता कहते हैं। ऐसी घड़ियां ब्रह्मांड के मूलभूत रहस्यों को सुलझाने में मदद कर सकती हैं।

आपके दादा की घड़ी नहीं

नई परमाणु घड़ी "कई अलग-अलग घटकों के साथ एक बड़ी, बिखरी हुई प्रणाली है," अलेक्जेंडर एपली कहते हैं। वह कोलोराडो विश्वविद्यालय में ये की टीम में स्नातक छात्र हैं। कुल मिलाकर, नई घड़ी दो कमरों में फैली हुई है और इसमें दर्पण, निर्वात कक्ष और आठ लेजर हैं।

सभी घड़ियों के तीन मुख्य भाग होते हैं। पहला कुछ ऐसा है जो आगे और पीछे जाता है, या दोलन करता है। फिर, एक काउंटर है जो दोलनों की संख्या को ट्रैक करता है। (यह लगातार बढ़ती गिनती घड़ी पर दिखाए गए समय को आगे बढ़ाती है।) अंत में, एक संदर्भ है जिसके खिलाफ घड़ी की टाइमकीपिंग की तुलना की जा सकती है। यह संदर्भ यह जांचने का एक तरीका प्रदान करता है कि घड़ी बहुत तेज या बहुत धीमी गति से चल रही है या नहीं।

JILA के वैज्ञानिकों ने अभी तक की सबसे छोटी दूरी पर समय के फैलाव को मापने के लिए एक नई परमाणु घड़ी का निर्माण किया। एक प्रमुख विशेषता यह है कि इसके टाइम-कीपिंग परमाणु एक मिलीमीटर के अंतराल के ऊपर और नीचे लंबवत रूप से ढेर होते हैं, जैसा कि इस वीडियो में दिखाया गया है।

एपली कहते हैं कि दादाजी घड़ी यह देखने का एक उपयोगी तरीका है कि ये सभी भाग एक साथ कैसे काम करते हैं। इसमें एक पेंडुलम होता है जो एक नियमित अंतराल पर आगे-पीछे घूमता है, या दोलन करता है - एक सेकंड में एक बार। प्रत्येक दोलन के बाद, एक काउंटर घड़ी के दूसरे हाथ को आगे बढ़ाता है। साठ दोलनों के बाद, काउंटर मिनट की सुई को आगे बढ़ाता है। और इसी तरह। ऐतिहासिक रूप से, दोपहर के समय सूर्य की स्थिति इन घड़ियों को समय पर चलने को सुनिश्चित करने के लिए एक संदर्भ के रूप में कार्य करती थी।

"एक परमाणु घड़ी में वही तीन घटक होते हैं, लेकिन वे पैमाने में बहुत भिन्न होते हैं," एपली बताते हैं। इसके दोलन एक लेज़र द्वारा प्रदान किए जाते हैं। उस लेज़र में एक विद्युत क्षेत्र होता है जो अविश्वसनीय रूप से तेजी से आगे और पीछे चक्र करता है - इस मामले में, एक सेकंड में 429 ट्रिलियन बार। इलेक्ट्रॉनिक्स की गिनती के लिए यह बहुत तेज़ है। तो, परमाणु घड़ियाँ एक विशेष लेज़र-आधारित उपकरण का उपयोग करती हैं जिसे एक काउंटर के रूप में आवृत्ति कंघी कहा जाता है।

क्योंकि एक परमाणु घड़ी की तेज गति से चलने वाली लेजर समय को इतने छोटे अंतराल में विभाजित करती है, यह समय के पारित होने को बेहद सटीक रूप से ट्रैक कर सकती है। इस तरह के एक सटीक टाइमकीपर को एक सुपर सटीक संदर्भ की आवश्यकता होती है। और नई परमाणु घड़ी में, वह संदर्भ परमाणुओं का व्यवहार है।

घड़ी के केंद्र में 100,000 स्ट्रोंटियम परमाणुओं का एक बादल है। वे लंबवत रूप से ढेर हो गए हैं और दूसरे लेजर द्वारा जगह में रखे गए हैं। वह लेजर प्रभावी रूप से स्ट्रोंटियम परमाणुओं को ऑप्टिकल गुड़ में ठंडा कर देता है - परमाणुओं का एक बादल जो लगभग पूरी तरह से जमे हुए होते हैं। घड़ी का मुख्य लेज़र (जो प्रति सेकंड 429 ट्रिलियन बार दोलन करता है) इस बादल पर चमकता है। जब मुख्य लेजर सही आवृत्ति पर टिक जाता है, तो परमाणु इसके कुछ प्रकाश को अवशोषित कर लेते हैं। एपली बताते हैं, इस तरह वैज्ञानिकों को पता है कि लेजर सही दर पर साइकिल चला रहा है - न बहुत तेज, न बहुत धीमा।

क्योंकि नई परमाणु घड़ी इतनी सटीक है, यह समय पर गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव को मापने के लिए एक शक्तिशाली उपकरण है। अंतरिक्ष, समय और गुरुत्वाकर्षण निकटता से संबंधित हैं, एप्ली नोट्स। आइंस्टीन के सामान्य सापेक्षता के सिद्धांत ने समझाया कि यह सच क्यों होना चाहिए।

अभी तक की सबसे छोटी ऊंचाई के अंतर पर आइंस्टीन की भविष्यवाणी का परीक्षण करने के लिए, JILA टीम ने नई घड़ी के परमाणुओं के ढेर को दो भागों में विभाजित किया। ऊपर और नीचे के ढेर को एक मिलीमीटर से अलग किया गया था। इसने वैज्ञानिकों को यह देखने की अनुमति दी कि घड़ी का मुख्य लेजर कितनी तेजी से दो अलग-अलग - लेकिन बहुत करीब - ऊंचाई पर टिक गया। इससे यह पता चला कि दोनों जगहों पर समय कितनी तेजी से गुजरा।

शोधकर्ताओं ने उस दूरी के समय में दूसरे अंतर का सौ-चौथाई हिस्सा पाया। निचले स्टैक की ऊंचाई पर, समय एक मिलीमीटर ऊपर की तुलना में इतना धीमा चलता है