அணு கடிகாரத்தை பயன்படுத்தி பொதுவான சார்பியலை நிரூபிக்க இயலுமா?

கொலராடோ பல்கலைக்கழகத்தில் உள்ள ஜிலா, தேசிய தரநிலைகள் மற்றும் தொழில்நுட்ப நிறுவன ஆராய்ச்சியாளர்கள் குழு, பொது சார்பியல் கொள்கையை நிரூபிக்க அணு கடிகாரத்தைப் பயன்படுத்துவதற்கான வழியைக் கண்டறிந்துள்ளது. இந்த குழு arXiv ப்ரிப்ரிண்ட் சர்வரில் தங்கள் வேலையை விவரிக்கும் ஒரு ஆராய்ச்சி இதழை வெளியிட்டுள்ளது.

ஐன்ஸ்டீனின் சார்பியல் கோட்பாடு, ஒரு பெரிய பொருளுக்கு (அதாவது பூமி போன்றது) நெருக்கமாக ஓடும் கடிகாரங்கள், விண்வெளியில் உள்ளதைப் போல, தொலைவில் இருப்பதை விட மெதுவாக இயங்கும் என்று கூறுகிறது. ஈர்ப்பு சிவப்பு மாற்றம் என்று அழைக்கப்படும் இந்த நிகழ்வு முன்பு ஆராய்ச்சியாளர்களால் சரிபார்க்கப்பட்டது. இந்த புதிய முயற்சியில், ஆராய்ச்சியாளர்கள் மீண்டும் ஒரு சிறிய மில்லிமீட்டர் இடைவெளியில், மிகச்சிறிய அணு கடிகாரத்தின் “ஒவ்வொரு நொடியை” அளவிடுவதன் மூலம் கோட்பாடு உண்மை என்பதை மீண்டும் காட்டியுள்ளனர். கடிகாரங்களின் அளவு அல்லது தூரம் எதுவாக இருந்தாலும் பொது சார்பியல் உண்மையாக இருக்க வேண்டும் என்று அவர்கள் குறிப்பிடுகிறார்கள்.

ஆராய்ச்சியாளர்களால் பயன்படுத்தப்பட்ட அணு கடிகாரம் 100,000 ஸ்ட்ரோண்டியம் அணுக்களால் ஆனது, அவை மிகவும் குளிரூட்டப்பட்டு செங்குத்து அணிக்கோவையில் அமைக்கப்பட்டன. ஆராய்ச்சியாளர்கள் பின்னர் லட்டீஸின் மேற்புறத்தில் உள்ள அணுக்களுக்கான ஒளி அலைகளின் “அசைவு” விகிதத்தை அளந்தனர் (the ticks of the clock) அவற்றை கீழே உள்ள அணுக்களுக்கான ஒளி அலைகளின் விகிதத்துடன் ஒப்பிட்டனர். அவர்கள் அளவீடுகளை எடுத்தபோது, ​​ஆராய்ச்சியாளர்கள் தங்கள் கடிகாரத்தின் டிக் அடிப்பதை பாதிக்கும் பிற காரணிகளை நீக்க திருத்தங்களைச் செய்தனர். ஒரு மில்லிமீட்டர் தூரத்தை விட ஒரு குவாட்ரில்லியன் சதவிகிதத்தின் 100 % அதிர்வெண் மாற்றத்தை அவர்கள் கண்டறிந்தனர். கிட்டத்தட்ட இதை கோட்பாடு கணித்தது. ஆராய்ச்சியாளர்கள் சுமார் 90 மணிநேரத்திற்கு பல முறை பரிசோதனையை மீண்டும் செய்தனர். கடிகாரத்தின் டிக் வேறுபாடுகளை ஒப்பிட்டு, பின்னர் அவற்றை சராசரியாக ஒப்பிட்டனர். அவ்வாறு செய்வதன் மூலம், அவர்கள் ஒரு அளவீட்டு துல்லியத்தை ஒரு டிரில்லியன் கோடியில் ஒரு சதவிகிதத்தின் 0.76 மில்லியன்களாகப் பெற முடிந்தது ஒரு புதிய சாதனை ஆகும்.

ஓரளவு தொடர்புடைய வேலைகளில், விஸ்கான்சின் பல்கலைக்கழகத்தில் ஒரு குழு மல்டிப்ளெக்ஸ் ஆப்டிகல் லேட்டிஸ் கடிகாரத்தை உருவாக்கி, உயர் துல்லியமான வேறுபாடு கடிகார ஒப்பீடுகளை நடத்த பயன்படுத்தியது. அவர்கள் தங்கள் வேலையை arXiv ப்ரிப்ரிண்ட் சர்வரில் பதிவிட்டுள்ளனர்.

References:

• Takamoto, M., Ushijima, I., Ohmae, N., Yahagi, T., Kokado, K., Shinkai, H., & Katori, H. (2020). Test of general relativity by a pair of transportable optical lattice clocks. Nature Photonics, 14(7), 411-415.
• Reynaud, S., Salomon, C., & Wolf, P. (2009). Testing general relativity with atomic clocks. Space science reviews, 148(1), 233-247.
• McGrew, W. F., Zhang, X., Fasano, R. J., Schäffer, S. A., Beloy, K., Nicolodi, D., … & Ludlow, A. D. (2018). Atomic clock performance enabling geodesy below the centimetre level. Nature, 564(7734), 87-90.
• Shapiro, I. I. (1966). Testing general relativity with radar. Physical Review, 141(4), 1219.