11 ноября 1999 года в Национальном институте стандартов и технологий в Боулдере, штат Колорадо, команда учёных запустила странный эксперимент.
Они собрали 12 самых точных часов в мире, включая четыре устройства на водородных микроволновых лазерах и восемь атомных хронографов из цезиевых фонтанов из метрологических лабораторий в Соединенных Штатах, Великобритании, Франции, Германии и Италии, и начали наблюдать: насколько синхронно происходит отсчёт времени, то есть тот самый «тик».
Эксперимент занял 14 лет, или 450 миллионов секунд, и закончился в 2018 году. Целью эксперимента была проверка одного из основных определений теории относительности Альберта Энштейна, которое описывает неизменность законов физики вне зависимости от времени. То есть, все законы работают одинаково вчера, сегодня, завтра и через миллионы лет.
Но как это проверить с помощью тиканья часов?
Сложный эксперимент простыми словами
Атомные часы, работающие на атомах цезия. Одни из самых точных часов в мире.
Пристальнее всего учёные следили за атомными часами, в которых «тиканье» происходит за счёт вибрации электронов вокруг атома под воздействием света. Когда происходит определённое количество вибраций, специальный датчик принимает это значение за секунду времени.
Эта вибрация атомов настолько постоянна, что часы не потеряют и не выиграют даже доли секунды за десятки миллионов лет.
Именно этот физический процесс колебания атомов был интересен учёным. С помощью сложнейших инструментов они пристально фиксировали вибрацию, пытаясь заметить малейшее отклонение в периодичности этих колебаний электронов вокруг крошечного атома.
Чтобы атомные часы отсчитали одну секунду, атом цезия должен провибрировать 9 192 631 770 раз. И эта цифра не меняется, не увеличивается и не уменьшается. Именно поэтому атомные часы считаются самым точным прибором измерения времени на Земле.
Учёные использовали двое атомных часов с разной частотой вибрации электронов, одни из которых работают на атоме цезия, а другие – на атоме водорода.
Срок в 14 лет был нужен, чтобы проверить влияние на атомные часы таких факторов, как вращение нашей планеты, электромагнитные бури и прочие физические процессы окружающего нас с вами мира.
Высокоточные водородные мазерные часы, используемые в эксперименте.
Если бы за время наблюдений атом провибрировал не точно установленное число раз, заявление Энштейна о незыблимости физических законов был о бы опровергнуто.
Остальные 12 высокоточных часов были использованы для постоянного сравнения с показаниями атомных.
Чем закончился эксперимент
Главный результат таков: атомы цезия и водорода вели себя абсолютно одинаково в течение 14 лет, даже в разных точках космоса, из-за вращения Земли по своей орбиты.
Это не означает, что законы физики не меняются никогда. Эксперимент показал лишь, что физические законы не изменились за последние 14 лет.
Проверка основ теорий обязательна, а в особенности теорий великого Эйнштейна, считает физик Клиффорд Уилл, один из многих, следивших за экспериментом с часами со стороны. Он заметил, что если бы экспериментаторы обнаружили хотя бы минимальное отклонение в отсчёте времени, это просто перевернуло бы всё, что человечество знает о физике, с ног на голову.
Сами же учёные из состава группы наблюдения за часами собираются повторить эксперимент в будующем, только с применением ещё более точных приборов. Каков будет новый результат – покажет время. [по материалам Wired.]
