[Zohreh Gholami]

اثبات مجدد تئوری نسبيت انيشتين


بنا بر فرضيه نسبيت اينشتين، كه او آن را در سال 1905 ميلادى ارائه كرد، ساعت هايى كه به سرعت تغيير مكان داده مى شوند نسبت به ساعت هايى با ساخت همسان كه در مكان ثابتى قرار گرفته اند، آهسته تر كار مى كنند. اين پديده كه به صورت تحت اللفظى «كش آمدن زمان» ناميده مى شود، احتمالاً يكى از نتايج اعجاب برانگيز تئورى انقلابى اينشتين در مورد فضا و زمان است. اينكه مدت يك ثانيه، بايستى به سرعت حركت خود ساعت بستگى داشته باشد، از لحاظ حسى، قابل تصور نيست و با تجارب همه روزه ما، همخوانى ندارد. با اين وجود، «انبساط زمان» كه در سال 1971 توسط ساعت هاى اتمى در داخل هواپيماهاى پر سرعت ثابت شد، يك واقعيت است. اما فيزيكدانان آلمانى درصدد برآمدند تا اين موضوع را دقيق تر بررسى كنند. قلب تپنده انستيتوى فيزيك هسته اى ماكس پلانك، يك دستگاه شتاب دهنده ذرات است كه در مكانى به بزرگى جايگاه نگهدارى هواپيماها قرار گرفته است.

«گيدو زاتهوف» كه به هنگام كار ترانسفورماتورها و دستگاه هاى توليدكننده خلاء به زحمت مى توانست صداى خود را به گوش ما برساند، گفت: «داستان از اينجا آغاز مى شود. ما اينجا يك قفس فارادى داريم كه درون آن يك منبع يونى جاى گرفته است.»
اين فيزيكدان متخصص به تانكى نارنجى رنگ و به شكل يك سوسيس بسيار بزرگ اشاره مى كند و مى افزايد: «در درون اين محفظه، يك جريان الكتريكى فشار قوى، يون هاى عنصر ليتيم را تحريك كرده و به ميزان 19 هزار كيلومتر در ثانيه به شتاب در مى آورد. اين سرعت كه يك ششم سرعت نور است براى گردش هر 2 ثانيه يكبار يون ها به دور زمين كفايت مى كند.» بر اساس فرضيه نسبيت اينشتين، بايستى ساعت درونى ذرات پرسرعت يون ها نسبت به ساعت مچى زاتهوف آهسته تر كار كند. به گفته او: «بر اساس نظريه اينشتين، تقريباً 002/1 مرتبه آهسته تر. يعنى 002/0 ثانيه آهسته تر از ساعت هاى آزمايشگاه و ما مى توانيم به وسيله اسپكتروسكوپ ليزرى اين فاكتور را تا رقم دهم بعد از مميز نيز دقيقاً محاسبه كنيم.»

سفر يون هاى ليتيم در سالن جانبى انستيتوى ماكس پلانك خاتمه مى يابد. در اين محل مغناطيس هاى قوى، اين يون ها را وادار مى كنند تا در مدارى دايروى حركت كنند. اين لوله دايره مانند آلومينيومى، 55 متر درازا دارد و در درون آن، يون ها با شتاب 330 هزار دور در ثانيه در حركتند. به علت زياد بودن تعداد سيم پيچ ها، كابل ها و ديگر وسايل الكترونيكى، به زحمت مى توان اين لوله خالى از هوا را ديد. زاتهوف در ادامه مى گويد: «اين ذرات، خود به عنوان يك ساعت كار مى كنند. به اين صورت كه آنها مى توانند نوسان داشته باشند. كار يك ساعت هميشه بر پايه يك سيستم نوسان كننده است. در يك ساعت پاندول دار، پاندول ساعت است كه نوسان مى كند و در يك ساعت كوارتز، كريستال كوارتز، اين حركت را انجام مى دهد. اتم ها و الكترون هاى درون آنها نيز مى توانند نوسان داشته باشند. اين ذرات، در مقايسه با يك كريستال كوارتز با سرعت بيشترى نوسان مى كنند. همين امر اين اجازه را به ما مى دهد كه بتوانيم زمان را با دقت بسيارى بسنجيم.»

فيزيكدانان براى محاسبه اين زمان از اشعه ليزر استفاده مى كنند. به اين ترتيب، پژوهشگران پوشش الكترونى يون هاى شتابدار ليتيم را هدف قرار داده و آنها را براى نوسانات مشخصى تحريك مى كنند. در اين حالت يون هاى مزبور نور فلوئورسانس از خود متساعد مى سازند كه نشان دهنده آن است كه ساعت درونى آنها با چه سرعتى در حال كار كردن است. در زيرزمين موسسه ماكس پلانك، زير نورى ضعيف و در پس يك پرده پلاستيكى سياه رنگ، يك ميز به بزرگى ميز پينگ پونگ قرار دارد. 3 دستگاه بزرگ ليزر و شمار زيادى عدسى و آينه، بر اين ميز جاى گرفته اند. تنها سوار كردن اين سيستم دقيق نورى 3 سال تمام زمان نياز داشت. تاكنون كارشناسان آلمانى موفق شده اند فرمول اينشتين را با دقت 10 رقم بعد از مميز نيز تائيد كنند. اما آنها قصد دارند به زودى اين آزمايش ها را با دستگاه قوى ترى در شهر «دارمشتات» به انجام برسانند.