ما زالت الساعات الذرية حتى الآن هي أفضل مَنْ يقوم بقياس نسبية الزمن

إنَّ أدق الساعات تُحَقِّقُ لنا المُعْتَقدَ الأساسي من نظرية اينشتاين النسبية ، وهي فكرة (أنَّ الزمن ليس مطلقاً) ، وإنَّ أيَّ انتهاكٍ لهذا المبدأ قد يوجهنا إلى نظرية بحث طويلة والتي من الممكن أن توحد أفكار اينشتاين مع الميكانيكا الكمية . إنَّ نظرية النسبية الخاصة تؤكد أن قوانين الفيزياء هي نفسها لأيِّ مُشاهَدَين يتحركان بسرعة ثابتة بالنسبة لبعضهم البعض، وهو تَماثُلٌ يُسمى ثابت لورينتز (Lorentz invariance) . وأحد هذه النتائج أنهم يلاحظون أن ساعات بعضهم تمر بمعدلات مختلفة. كل مشاهِد سيعتبر نفسه ثابت ويرى ساعة المشاهِد الآخر تتحرك ببطء وهو تأثير يُسمى (تمدد الوقت). إنَّ نظرية النسبية العامة لاينشتاين حول توافق الأثر والتي تقول بأنَّ الساعات ستتحرك بشكل مختلف إذا تعرضت لقوى جذب مختلفة . ولعقدين من الزمن ، كانت مقارنة الساعات الذرية على أقمار ال GPS مع الساعات الذرية على الأرض قد ساعدت على اختبار الأثر ودائما ما كانت تُثْبِتُه , ولكن بما أن أي انحراف عن النسبية سيكون ضئيلا جدا ربما نحتاج لأداة أكثر دقة للحصول عليه . فمعظم الساعات الذرية تعتمد على تردد إشعاع الموجات الصغيرة المنبعثة عندما تكون الإلكترونات في ذرات الكايزيوم (133 caesium (133 فَتَتَسَبَّب بتَغَيُّر مجالات الطاقة . أما الجيل القادم من الساعات التي تستخدم ذرات السترونتيوم strontium فلها على أقل تقدير ثلاثة أضعاف الدقة تلك وتكاد تزيد أو تقل ثانية واحدة فقط خلال 15 بليون سنة . وحاليا يقوم( Pacome Delva) من مرصد باريس الفلكي وزملائه باستخدام ساعات السترونتيوم ليختبروا مدى تمدد الزمن . وقد تم إستخدام حُزمَتين من الألياف البصرية واحدة بين لندن وباريس والأخرى بين باريس وبراونشفايغ في ألمانيا للمقارنة بين الأجهزة الموجودة في هذه المواقع . إنَّ هذه الساعات تتحرك بسرعات مختلفة بسبب مواقعها المختلفة على سطح الأرض، ووِفْقاً لنظرية النسبية يتم تحديد تنبؤات دقيقة عن مدى تمدد الزمن الذي تتعرض له تلك الساعات . فعلى سبيل المثال إنَّ الساعة القريبة من خط الإستواء سوف تتحرك أكثر بطأ من أخرى قريبة من القطب الشمالي . وبعد يوم من الإختبارات ، فإنَّ الساعات التي في باريس يجب أن تُظْهِرَ فرقاً مقداره (5 نانو ثانية) . ولمقارنتهم تلك زامنَ الفريق ليزراً للتردد الإشعاعي من ذرات السترونتيوم التابعة للساعة، ثم بثوا الأشعة على حُزَمِ الألياف البصرية مما سمح لهم وبتداخل أشعة الليزر تلك أن يكتشفوا الدلالات المُتَباينة في الترددات وقد تَبَيَّنَ إنَّ إحدى الساعات تتحرك وتنبض أسرع من الأخرى . ومع تلك القياسات فإنَّ الفريق أقَرَّ مُعامِلاً زمنياً أسماه (ألفا) والذي يجب أن يساوي (صفراً) إن لم يكن هناك أي انتهاك لثابت لورينتز . وحسب آخر النتائج تبين أنَّ (ألفا) يساوي نتيجةً أقل من (-10^8) وأفضل برتبتين في المقدار من التجارب التي تستخدم ساعات الكايزيوم ، وضعف الحد الأعلى السابق التي تم الحصول عليه عن طريق دراسة انتقال الإلكترونات في أيونات الليثيوم Lithium ions المتحركة بسرعة مقدارها ثلث سرعة الضوء . “إنَّ إعطاء وقتاً أكثر لإجراء سوف يحسن دقة النتائج بشكل أكبر” هذا ماقاله Jochen Kronjager احد أفراد فريق معمل المملكة المتحدة الوطني الفيزيائي UK’s National Physical Laboratory في تيدنغتون Teddington. هذا شيئ جيد للنظرية النسبية حتى الآن، لكن لو تم قياس الانتهاك في ثابت لورينتز فإنَّ “النتيجة الفورية قد تكون أنْ لا أحد سيصدق ذلك” هكذا قالت Sabine Felder الباحثة النظرية في معهد فرانكفورت للدراسات المتقدمة في ألمانيا. ومع ذلك ، فإذا ثبت أي انتهاك لذلك الثابت فإنَّ الآثار ستكون ضخمةً جداً . “إنَّ الجاذبية الكميَّة وطبيعة المادة والطاقة المظلمتين (السوداء) ، جميعها ستكونُ أسئلةً ثلاثةً كبيرةً والتي ستُشَكِّلُ انتهاكاً لثابت لورينتز وتلميحاً مهماً جدا فيما يخص طبيعة الفرضية الأساسية” كما قالت الباحثة Sabine Felder .

ترجمة : Rabab Salman
تدقيق لغوي : علي لفتة البازي
التصميم : Ali Alburky
المصدر : هنا