«Парадокс близнецов» проверен с беспрецедентной точностью
Как известно, согласно одному из следствий теории относительность, время течёт по-разному в разных системах отсчётах. В системе, движущейся с околосветовой скоростью, время течёт медленнее, чем в покоящейся. На этом факте основан известный «парадокс близнецов» — возвратившийся из долгого полёта космонавт обнаружит, что его брат-близнец, всё то время находившийся на Земле, постарел значительно сильнее его.
В свежей работе, опубликованной в Physical Review Letters, этот эффект был в очередной раз проверен экспериментально с точностью, превышающей все предыдущие работы. В результате не было обнаружено никаких отклонений от предсказаний теории.
Естественно, в своих экспериментах физики используют не братьев (и даже не сестёр) — близнецов, а их аналоги из микромира. В данном случае — атомы лития. При этом о скорости течения времени в системе отсчёта атомов можно судить по частотам их внутренних колебаний — этот эффект, кстати, является также и одним из проявлений эффекта Доплера. Для измерения атомных частот применялись два специальных лазерных луча, направленных друг навстречу другу, разницу частот между которыми можно был менять. Когда эта разница совпадала с внутренней частотой атома, резко повышалось поглощение излучения.
Ионы лития в эксперименте ускорялись на специальном ускорителе частиц, расположенном в немецком Дармштадте. Их скорость достигала величины, равной одной трети от скорости света.
Недостижимую ранее точность — около нескольких частей на миллиард — удалось достичь за счёт того, что оба лазерных луча были изначально связаны между собой, поэтому при вычитании их частот большинство случайных шумов взаимно вычиталось.
Проведённые измерения интересны не только и не столько с точки зрения проверки теории относительности, сколько с точки зрения изучения квантовой гравитации. Проблема совмещения квантовой теории и теории гравитации Эйнштейна до сих пора не решена, и предлагаются различные модели их объединения. Согласно некоторым из них, в частности, должны нарушаться законы специальной теории относительности, которые можно, в принципе, измерить в подобных экспериментах. Таким образом, совпадение опытных данных с существующей теорией накладывает дополнительные ограничения на разрабатываемые теории квантовой гравитации.
