Это звучит как научная фантастика, но время, которое вы испытываете между двумя событиями, напрямую зависит от пути, по которому вы идете через вселенную. Другими словами, теория специальной теории относительности Эйнштейна утверждает, что человек, путешествующий в высокоскоростной ракете, будет стареть медленнее, чем люди на Земле.
Хотя мало кто из физиков сомневается в правильности Эйнштейна, крайне важно проверять замедление времени с максимально возможной точностью. Теперь международная команда исследователей, в том числе нобелевский лауреат Теодор Хенш, директор института оптики Макса Планка, сделали именно это.
Испытания специальной теории относительности датируются 1938 годом. Но как только мы начали регулярно отправляться в космос, нам пришлось ежедневно учиться бороться с замедлением времени. Например, спутники GPS - это в основном часы на орбите. Они движутся с колоссальной скоростью 14 000 километров в час над земной поверхностью на расстоянии 20 000 километров. Таким образом, по отношению к атомным часам на земле они теряют около 7 микросекунд в день, и это число необходимо учитывать, чтобы они работали должным образом.
Чтобы проверить время замедления до гораздо более высокой точности, Бенджамин Ботерманн из Университета Йоханнеса Гутенберга, Германия, и его коллеги разогнали ионы лития до одной трети скорости света. Здесь доплеровский сдвиг быстро вступает в игру. Любые ионы, летящие к наблюдателю, будут смещены синим цветом, а все ионы, летящие от наблюдателя, будут смещены красным.
Уровень, на котором ионы претерпевают доплеровский сдвиг, зависит от их относительного движения относительно наблюдателя. Но это также заставляет их часы работать медленно, что смещает свет с точки зрения наблюдателя - эффект, который вы должны быть в состоянии измерить в лаборатории.
Таким образом, команда стимулировала переходы в ионах, используя два лазера, распространяющихся в противоположных направлениях. Тогда любые сдвиги в частоте поглощения ионов зависят от эффекта Доплера, который мы можем легко рассчитать, и красного смещения из-за замедления времени.
Команда подтвердила прогноз замедления времени до нескольких частей на миллиард, улучшив предыдущие ограничения. Результаты были опубликованы 16 сентября в журнале Письма о физическом обзоре.
