Специальная теория относительности Эйнштейна и квантовая электродинамика Ричарда Фейнмана - две основы современной физики. Они уже неоднократно проверялись экспериментально и признаны верными. В недавнем эксперименте исследователи из Германии разгоняли ионы до скоростей, близких к скорости света, и облучали их лазером. Полученные результаты подтвердили прогнозируемое теорией относительности замедление времени при высоких скоростях с хорошей точностью, которая прежде не достигалась.
В эксперименте с использованием тяжелых ионов замедление времени измерялось при скорости около 34% от скорости света.
Предсказание Эйнштейна о том, что ход времени часов наблюдателя зависит от его скорости, является одним из самых странных следствий теории относительности. Макроскопические часы по понятным причинам не могут использоваться в таких экспериментах. И ученые использовали атомные часы в виде однозарядных ионов лития. Основной принцип эксперимента был предложен самим Эйнштейном.
Впервые аналогичный эксперимент был проведен в 1938 году Айвзом и Стилуэллом, с атомами водорода, в нем замедление времени было доказано с точностью до 1%.
В современных экспериментах ионы лития возбуждались двумя лазерными лучами. Один из лучей путешествовал в том же направлении, что и ионы, и догонял ионы сзади. Другой луч направлялся навстречу ионам. Электроны внутри ионов переходили между разными энергетическими уровнями. Эти колебания сравнивались с аналогичными у ионов, остававшихся в покое. Когда сигнал достигал максимума, частоты обоих лазеров измерялись. Для наблюдением за вспышками ионов использовались фотоприемники. Вспышка ионов происходила только когда оба лазера одновременно возбуждали ионы с резонансной частотой.
В соответствии с теорией относительности, произведение этих частот, поделенное на произведение известных резонансных частот ионов в покое должно быть равно точно единице. Любое отклонение от этого значения означало бы, что формулы теории, прогнозирующие замедление времени, неверны.
Результат эксперимента подтвердил предсказание Эйнштейна с точностью 0,000 000 002 % |