آزمایش نظریه انیشتین در ایستگاه فضایی بین‌المللی

0 24

آژانس فضایی اروپا، آزمایش بسیار دقیق مجموعه ساعت اتمی در فضا را به ایستگاه فضایی بین‌المللی پرتاب کرده است. هدف از این آزمایش که با دقت بی‌سابقه‌ای زمان را اندازه‌گیری می‌کند، تایید چگونگی خم، کند و کشیده شدن زمان تحت شرایط مختلف کیهانی است. آزمایش ساعت اتمی در فضا به دنبال پاسخ دادن به سوالات اساسی فیزیک است و با اندازه‌گیری زمان با دقت بالا، می‌تواند درک ما از گرانش و نظریه نسبیت را بهبود بخشد؛ همچنین این آزمایش می‌تواند به ایجاد یک شبکه همگام‌سازی بسیار دقیق بین ساعت‌های اتمی زمینی کمک کند.

ساعت‌های اتمی برای آزمایش نظریه‌های نسبیت انیشتین، به‌ویژه نسبیت خاص و عام، طراحی شده‌اند. نسبیت خاص می‌گوید با افزایش سرعت، زمان برای جسم کندتر می‌شود و نسبیت عام توضیح می‌دهد که زمان در میدان گرانشی قوی‌تر نیز کندتر می‌گذرد. دانشمندان با استفاده از این ساعت‌ها توانسته‌اند کند شدن زمان را در فواصل بسیار کوتاه، حتی یک میلی‌متر اندازه‌گیری کنند که این امر دقت نظریه‌های انیشتین را در مقیاس‌های بسیار کوچک تایید می‌کند.

ایستگاه فضایی بین‌المللی، با سرعت ۸ کیلومتر بر ثانیه به دور زمین می‌چرخد و زمان را کمی متفاوت از ما تجربه می‌کند. این تفاوت‌ها کوچک هستند، اما اهمیت زیادی دارند. گرانش کمتر در ایستگاه باعث می‌شود زمان کمی سریع‌تر بگذرد. این پدیده نه تنها نبوغ انیشتین را تایید می‌کند، بلکه شکاف‌هایی در درک ما از زمان را نیز آشکار می‌سازد که این امر نیاز به آزمایش‌های دقیق‌تری مانند ACES را توجیه می‌کند.

زمان در مدار واگرا می‌شود

ساعت اتمی در فضا، آزمایش‌های خود را در ایستگاه فضایی بین‌المللی به مدت ۳۰ ماه انجام خواهد داد. این آزمایش شامل جمع‌آوری داده‌های بسیار دقیق در حداقل ۱۰ بازه زمانی ۲۵ روزه است. سیگنال‌های ساعت با دو روش مختلف به زمین ارسال می‌شوند و با ساعت‌های اتمی زمینی مقایسه می‌شوند تا کوچکترین انحرافات شناسایی شوند. این آزمایش به دنبال بهبود اندازه‌گیری زمان است و می‌تواند منجر به پیشرفت‌های مهمی در زمینه فیزیک و فناوری شود.

چگونگی خم، کند و کشیده شدن زمان تحت شرایط مختلف کیهانی
چگونگی خم، کند و کشیده شدن زمان تحت شرایط مختلف کیهانی

دقیق‌ترین ساعت‌های ساخته شده تا کنون، ساعت‌های نوری هستند که دقت بسیار بالایی دارند. اگرچه ساعت اتمی فضایی به دقت آن‌ها نمی‌رسد، اما همچنان در سامانه‌های ماهواره‌ای یک پیشرفت بزرگ محسوب می‌شود و در زمینه‌ زمان‌سنجی بی‌نظیر است.

پیشرفت در فناوری ساعت‌های اتمی به دانشمندان این امکان را می‌دهد که انبساط زمان را با دقت بی‌سابقه‌ای آزمایش کنند. این آزمایش‌ها به بررسی این موضوع می‌پردازند که آیا ثابت‌های بنیادی طبیعت، واقعا ثابت هستند یا خیر. علاوه بر این، ساعت‌های اتمی می‌توانند به کشف محدوده جرم ماده تاریک کمک کرده و بینش‌هایی در مورد ساختار درونی زمین ارائه دهند.

دو ساعت اتمی پیشرفته، یکی بر پایه سزیم و دیگری مبتنی بر هیدروژن و امواج مایکروویو، در ماموریت ها به کار می‌روند. این ساعت‌ها که برای شرایط ریزگرانش طراحی شده اند، دقت بالایی در اندازه‌گیری زمان دارند. این دقت، برای آزمایش‌های علمی و ناوبری فضایی حیاتی است. این ساعت‌ها با بهره‌گیری از انتقال‌های کوانتومی، پایداری بالایی را در طول زمان فراهم می‌کنند. آزمایش هافله-کیتینگ در سال ۱۹۷۱ با استفاده از ساعت‌های اتمی سزیمی انجام شد.

ساعت‌های اتمی سزیم دقیق‌ترین نوع ساعت‌های توسعه‌یافته هستند که از گذار بین حالت‌های اسپین هسته اتم سزیم برای اندازه‌گیری زمان استفاده می‌کنند و به عنوان استاندارد اصلی برای تعریف ثانیه به کار می‌روند. اتم‌های سزیم گرم می‌شوند تا بخار شوند و از یک لوله عبور می‌کنند که در خلا بالا نگهداری می‌شود. این ساعت‌ها در زمینه‌های مختلفی مانند ناوبری و زمان‌سنجی دقیق کاربرد دارند.

ساعت‌هایی که فیزیک را به چالش می‌کشند

دو ساعت مذکور که در کنار هم قرار دارند، از چنان دقتی برخوردارند که تنها یک ثانیه در هر ۳۰۰ میلیون سال خطا دارند. این سامانه بر روی ماژول کلمبوس ایستگاه فضایی بین‌المللی نصب شده و با استفاده از بازوی رباتیک ایستگاه، با دقت جایگذاری شده است. این ساعت‌ها از دقیق‌ترین ساعت‌های جهان به شمار می‌روند و برای تحقیقات دقیق در زمینه فیزیک و اندازه‌گیری زمان مورد استفاده قرار می‌گیرند. دقت بی‌نظیر آن‌ها امکان بررسی پدیده‌های فیزیکی با دقت بسیار بالا را فراهم می‌کند.

آزمایش نظریه‌های نسبیت انیشتین
آزمایش نظریه‌های نسبیت انیشتین

توماس پیگنیر (Thomas Peignier)، مهندس اصلی ساعت اتمی فضایی، می‌گوید: «این ساعت اتمی دستگاه بسیار حساسی است که از زیرسامانه‌های پیچیده و به هم پیوسته ساخته شده که باید با هماهنگی کار کنند، البته گروه با چالش‌های زیادی روبرو شد و مجبور شد راه‌حل‌های هوشمندانه‌ای ابداع کند.»

به گفته پیگنیر، برای جلوگیری از آسیب دیدن ساعت‌ها در معرض میدان‌های مغناطیسی، قبل از انتقال آنها به هر نقطه‌ای، بررسی‌های مغناطیسی انجام داده شد، از تجهیزات ویژه برای محافظت از آنها در طول آزمایش استفاده و تمام ابزارها، دستگاه‌های الکترونیکی و قطعات فلزی تا مهره‌ها و پیچ‌ها بررسی و در صورت لزوم قبل از نزدیک شدن به ساعت‌های اتمی، مغناطیس‌زدایی می‌شوند.

منبع asriran
با اشتراک گذاری مطلب از اسپاش حمایت کنید
https://espash.ir/?p=93614
مطالب پیشنهادی اسپاش
اشتراک در
اطلاع از
guest
0 نظرات
بازخورد (Feedback) های اینلاین
مشاهده همه دیدگاه ها