一個一群物理學家從1999年到2014年,盯著位於法國,美國,德國和意大利的英國,美國,美國,德國和意大利的12個原子鐘。
其中八個時鐘是美國國家標準技術研究所操作的最精確的銫噴泉原子鐘之一。雖然其他時鐘會根據擺的揮桿或晶體數量的滴答,但這些時鐘在原子的節拍之後滴答滴答。原子產生的光波以每秒數十億次的穩定速度來回移動。發出的光週期非常一致,即時鐘在數千萬年內甚至不會錯過一秒鐘。
從1999年11月到2014年10月,觀看時鐘的每一個滴答聲,物理學家發現時鐘的運動並沒有隨著地球旋轉太陽而變化。
因此,實驗成為迄今為止最準確的確認阿爾伯特·愛因斯坦的理論一般相對論。
愛因斯坦的一般相對論理論
一般相對論的理論是,即使在存在或不存在穩定的引力場的情況下,電梯內的所有物體也會以相同的速度加速。該理論還遵循稱為“局部位置不變性”或LPI的原則。該原則指出,自由落體電梯內的物體的性質將不斷相對於彼此。
來自NIST的物理學家在他們的實驗中認為地球是落在太陽引力場的電梯。同時,原子鐘錶示該電梯內部的所有對象。
地球作為電梯
NIST的NIST團隊由NIST的研究人員Bijunath Patla領導,將八個剖宮產原子鐘的tick蟲與其他四個氫masers進行了比較。他們的觀察結果表明,儘管大量的引力和指示,隨著地球繞太陽的繞而導致引力拉動,但世界各地的所有時鐘在14年的時間內保持同步。
團隊進行了幾項測量,以比較和得出結論。一種測量涉及比較電磁輻射從原子鐘。該團隊的價值非常小,因為愛因斯坦預計為零值的數量。
“研究人員將LPI的侵犯限制為0.00000022的價值或減去0.00000025,這是迄今為止最小的數字,與一般相對性的預測結果一致,而無違規的結果,”解釋了在雜誌上發表的論文中自然物理學。
從本質上講,這意味著即使時鐘與“下降的電梯”或地球軌道同步移動,時鐘內時鐘內的氫與c頻率的比率保持不變。
原子鐘的重要性
帕特拉(Patla)解釋說,雖然實驗的主要論點是測試愛因斯坦的一般相對論理論,但他們進行實驗的主要原因是強調原子鐘的重要性。
該實驗強調,原子時鐘確實可以證明或反駁基本物理學,或者在這種情況下是一般相對論的基礎。因此,將來不斷發展高級原子鐘將很重要。
根據他們目前的實驗,研究人員預測將來,該氫和銫時鐘可能無法獲得對LPI的進一步限制。然而,這是可以使用實驗下一代時鐘(例如具有Ytterbium和brontium的原子鐘)的。