تمام دانش ما در مقایسه با واقعیت،ابتدایی و کودکانه است.ولی با این حال با ارزشترین دارایی ماست.آلبرت اینشتین
 

فیزیک برای امروز و فردا

آشنایی با فیزیک و قلمرو حکومت آن

اثبات مجدد تئوری نسبیت انیشتین
ساعت ٤:٢٢ ‎ب.ظ روز چهارشنبه ٦ شهریور ۱۳۸٧  

بنا بر فرضیه نسبیت اینشتین، که او آن را در سال 1905 میلادى ارائه کرد، ساعت هایى که به سرعت تغییر مکان داده مى شوند نسبت به ساعت هایى با ساخت همسان که در مکان ثابتى قرار گرفته اند، آهسته تر کار مى کنند. این پدیده که به صورت تحت اللفظى «کش آمدن زمان» نامیده مى شود، احتمالاً یکى از نتایج اعجاب برانگیز تئورى انقلابى اینشتین در مورد فضا و زمان است. اینکه مدت یک ثانیه، بایستى به سرعت حرکت خود ساعت بستگى داشته باشد، از لحاظ حسى، قابل تصور نیست و با تجارب همه روزه ما، همخوانى ندارد. با این وجود، «انبساط زمان» که در سال 1971 توسط ساعت هاى اتمى در داخل هواپیماهاى پر سرعت ثابت شد، یک واقعیت است. اما فیزیکدانان آلمانى درصدد برآمدند تا این موضوع را دقیق تر بررسى کنند.

قلب تپنده انستیتوى فیزیک هسته اى ماکس پلانک، یک دستگاه شتاب دهنده ذرات است که در مکانى به بزرگى جایگاه نگهدارى هواپیماها قرار گرفته است. «گیدو زاتهوف» که به هنگام کار ترانسفورماتورها و دستگاه هاى تولیدکننده خلاء به زحمت مى توانست صداى خود را به گوش ما برساند، گفت: «داستان از اینجا آغاز مى شود. ما اینجا یک قفس فارادى داریم که درون آن یک منبع یونى جاى گرفته است.»


این فیزیکدان متخصص به تانکى نارنجى رنگ و به شکل یک سوسیس بسیار بزرگ اشاره مى کند و مى افزاید: «در درون این محفظه، یک جریان الکتریکى فشار قوى، یون هاى عنصر لیتیم را تحریک کرده و به میزان 19 هزار کیلومتر در ثانیه به شتاب در مى آورد. این سرعت که یک ششم سرعت نور است براى گردش هر 2 ثانیه یکبار یون ها به دور زمین کفایت مى کند.»

بر اساس فرضیه نسبیت اینشتین، بایستى ساعت درونى ذرات پرسرعت یون ها نسبت به ساعت مچى زاتهوف آهسته تر کار کند. به گفته او: «بر اساس نظریه اینشتین، تقریباً 002/1 مرتبه آهسته تر. یعنى 002/0 ثانیه آهسته تر از ساعت هاى آزمایشگاه و ما مى توانیم به وسیله اسپکتروسکوپ لیزرى این فاکتور را تا رقم دهم بعد از ممیز نیز دقیقاً محاسبه کنیم.»

سفر یون هاى لیتیم در سالن جانبى انستیتوى ماکس پلانک خاتمه مى یابد. در این محل مغناطیس هاى قوى، این یون ها را وادار مى کنند تا در مدارى دایروى حرکت کنند. این لوله دایره مانند آلومینیومى، 55 متر درازا دارد و در درون آن، یون ها با شتاب 330 هزار دور در ثانیه در حرکتند. به علت زیاد بودن تعداد سیم پیچ ها، کابل ها و دیگر وسایل الکترونیکى، به زحمت مى توان این لوله خالى از هوا را دید.

زاتهوف در ادامه مى گوید: «این ذرات، خود به عنوان یک ساعت کار مى کنند. به این صورت که آنها مى توانند نوسان داشته باشند. کار یک ساعت همیشه بر پایه یک سیستم نوسان کننده است. در یک ساعت پاندول دار، پاندول ساعت است که نوسان مى کند و در یک ساعت کوارتز، کریستال کوارتز، این حرکت را انجام مى دهد. اتم ها و الکترون هاى درون آنها نیز مى توانند نوسان داشته باشند. این ذرات، در مقایسه با یک کریستال کوارتز با سرعت بیشترى نوسان مى کنند. همین امر این اجازه را به ما مى دهد که بتوانیم زمان را با دقت بسیارى بسنجیم.»

فیزیکدانان براى محاسبه این زمان از اشعه لیزر استفاده مى کنند. به این ترتیب، پژوهشگران پوشش الکترونى یون هاى شتابدار لیتیم را هدف قرار داده و آنها را براى نوسانات مشخصى تحریک مى کنند. در این حالت یون هاى مزبور نور فلوئورسانس از خود متساعد مى سازند که نشان دهنده آن است که ساعت درونى آنها با چه سرعتى در حال کار کردن است.

در زیرزمین موسسه ماکس پلانک، زیر نورى ضعیف و در پس یک پرده پلاستیکى سیاه رنگ، یک میز به بزرگى میز پینگ پونگ قرار دارد. 3 دستگاه بزرگ لیزر و شمار زیادى عدسى و آینه، بر این میز جاى گرفته اند. تنها سوار کردن این سیستم دقیق نورى 3 سال تمام زمان نیاز داشت.

تاکنون کارشناسان آلمانى موفق شده اند فرمول اینشتین را با دقت 10 رقم بعد از ممیز نیز تائید کنند. اما آنها قصد دارند به زودى این آزمایش ها را با دستگاه قوى ترى در شهر «دارمشتات» به انجام برسانند.

منبع:هوپا


کلمات کلیدی: نسبیت