Существование гравитационного замедления времени на микромасштабах подтвердилось
Для этого физики воспользовались уникальными атомными часами
С помощью атомных часов ученые подтвердили гипотезу о том, что течение времени могут замедлять объекты даже очень небольшой массы, удаленные друг от друга на несколько микрометров. Результаты исследования опубликовал научный журнал Nature.Согласно одному из следствий общей теории относительности, время в присутствии гравитационных полей разной силы и при движении с большой скоростью течет неоднородно. Ученые неоднократно подтверждали это в ходе опытов на Земле и во время наблюдений за далекими космическими объектами. Однако как это явление действует на объекты микромира, поведением которых управляют законы квантовой физики, пока непонятно.
В ходе новой работы Йе Цзюнь из Национального института стандартов и технологий США и его коллеги проследили, замедляется ли время на микромасштабах. Для этого они использовали уникальные атомные часы, положением частиц внутри которых можно гибко управлять, не нарушая работу самих часов.
Ключевая особенность всех атомных часов заключается в том, что их работа всецело зависит от законов квантовой механики, которые управляют переходами атомов из одного состояния в другое. Благодаря этому их можно использовать, чтобы отслеживать, как гравитация, в том числе сила притяжения, порождаемая самими атомами, будет влиять на скорость подобных квантовых "переключений".
Йе Цзюнь и его коллеги модифицировали созданные ими атомные часы таким образом, что они могли "послойно" замерять частоту колебаний облака из нескольких сотен тысяч атомов стронция-87, заключенных внутри специальной световой ловушки. Это превратило атомные часы в набор из 15 независимых измерительных приборов, удаленных друг от друга на расстояние всего в шесть микрометров.
С помощью этой системы ученые измерили частоту колебаний атомов в каждых виртуальных "атомных часах" и сравнили эти значения друг с другом. Оказалось, что гравитационное замедление времени проявляло себя и на столь малых масштабах. При этом оно влияло на ход часов в полном соответствии с предсказаниями теории относительности.
Как отмечают Йе Цзюнь и его коллеги, дальнейшее увеличение точности измерений позволит использовать подобные атомные часы для наблюдений за тем, как притяжение влияет на работу сложных квантовых систем. Эти замеры критически важны для понимания того, почему квантовая физика и теория относительности в их современных трактовках несовместимы друг с другом даже на теоретическом уровне, подытожили ученые.