Физики снова подтвердили общую теорию относительности

Ученые из университета Калифорнии в Беркли с помощью атомного интерферометра успешно подтвердили существование гравитационного замедления времени - одного из следствий общей теории относительности Альберта Эйнштейна. Результаты их работы опубликованы в журнале Nature.

Эйнштейн в начале 20 века предложил общую теорию относительности, согласно которой источник возникновения гравитационных эффектов - деформация пространства-времени, которая связана, в частности, с присутствием в нем материи. Среди выводов из положений этой теории - гравитационное красное смещение, которое свидетельствует в пользу гипотезы расширяющейся Вселенной, а также гравитационное замедление времени.

По общей теории относительности, чем ближе часы к источнику притяжения, тем медленнее они идут. Ранее существование этого эффекта измерили в 1976 году в ходе эксперимента NASA и Гарвард-Смитсоновской астрофизической обсерватории с помощью пары водородных мазерных часов. Точность измерений нового эксперимента в Беркли выросла в 10 тысяч раз.

Физики использовали атомы цезия, которые попадали в лазерный луч. "В момент, когда это происходит, по законам квантовой механики атом цезия оказывается сразу в двух параллельных реальностях: в одной он остается на своем месте, а в другой - сдвигается примерно на десятую долю миллиметра", - поясняет один из авторов работы Хольгер Мюллер (Holger Mueller), которого цитирует пресс-служба университета.

Ученые, пользуясь идеей квантовой механики о том, что материя - это и частица, и волна, измеряли интерференцию этих волн материи, оценивая изменения их колебаний и в конечном итоге замедление времени. Оказалось, что уравнения общей теории относительности прогнозируют это замедление с точностью до одной стомиллионной доли. По словам ученых, это самая точная проверка теории Эйнштейна за всю историю подобных измерений.

"Это снова показывает нам, как хорошо теория Эйнштейна описывает реальный мир. Эксперимент показывает, что гравитация изменяет течение времени - это центральная идея теории общей относительности", - сказал Мюллер.

По его словам, результаты его эксперимента представляют не только теоретический интерес: они могут быть использованы в системах спутникового позиционирования, для точного измерения времени и обнаружения гравитационных волн.

"Если бы мы использовали в спутниках глобального позиционирования лучшие из имеющихся часов, с точностью в 17 знаков, мы могли бы определять местоположение с точностью до миллиметра. Но когда такие часы поднимаются на метр, в 16-м знаке возникает искажение. Поэтому по мере того, как мы используем все более и более точные часы, нам нужно все яснее понимать влияние гравитации", - отметил физик.