Atom Saati Verilerinin Karşılaştırması, “Einstein’ın Asansörü”nün Varsayımlarını Doğruladı

Bilimciler, Einstein'ın Dünya'yı serbest düşme yapan bir asansör olarak aldığı düşünce deneyini sınamak için Güneş Sistemi'ni laboratuvar olarak kullandı.
Görsel Telif: K. Rechin/NIST

Ulusal Standartlar ve Teknoloji Enstitüsü (NIST) fizikçileri, farklı tür atom saatlerini karşılaştırarak, Albert Einstein’ın kütleçekim ile uzay-zaman arasındaki ilişkiyi tanımladığı ünlü genel görelilik kuramının altında yatan temel ilkelerin şimdiye kadarki en yüksek doğruluklu sınamasını gerçekleştirdi. Sonuçlar, dünyanın en yüksek doğruluklu atom saatlerinde süregiden iyileştirmeler sayesinde elde edildi. Buna göre, Einstein’ın sıfır olduğu öngörüsünde bulunduğu bir nicelik için aşırı küçük bir değer bulundu.

Nature Physics dergisinde yayımlanan makalelerinde belirttikleri üzere, ekip Einstein’ın Dünya’yı serbest düşme yapan bir asansör olarak aldığı düşünce deneyini sınamak için güneş sistemini laboratuvar olarak kullandı. Einstein, böyle bir asansörde bulunan tüm nesnelerin, sanki tekdüze bir kütleçekimsel alandalarmış ya da hiç kütleçekimin olmadığı bir durumdalarmış gibi, aynı oranda ivmeleneceğini öne sürdü. Dahası, öngörüsüne göre bu nesnelerin birbirlerine göre göreli olan özellikleri, asansörün serbest düşüşü boyunca sabit kalacaktı.

NIST ekibinin deneyinde de, Dünya, Güneş’in kütleçekimsel alanında düşen bir asansör olarak düşünüldü. Bilimciler dünyanın çevresinde bulunan iki tip atom saatinin “tik-tak”larında kayıtlı verileri karşılaştırarak, Dünya’nın Güneş çevresindeki hafifçe düzensiz yörüngesi sırasında asansördeki kütleçekimsel çekimde değişimler olsa bile, 14 yıl boyunca eşzamanlı kaldıklarını gördü. Çalışma kapsamında, toplam 12 saatin (4 tane hidrojen mazer yani mikrodalga lazer ile 8 tane sezyum atom saati) 1999 ilâ 2014 yılları arasında tuttuğu kayıtlar karşılaştırıldı.

Yapılan deney, genel göreliliğin “yerel konum değişmezliği ilkesi” olarak bilinen öngörüsünü sınamak amacıyla özel olarak tasarlandı. Bu ilkeye göre, düşen bir asansörde kütleçekimsel olmayan etkilerin ölçümleri zaman ve yerden bağımsız olur. Böyle bir ölçüm, farklı konumlardaki atom saatlerinden çıkan elektromanyetik ışınımın frekansları karşılaştırılarak alınabilir. Ekip, yerel konum değişmezliği ilkesinin çiğnenmesini 0,00000022 artı veya eksi 0,00000025 gibi bir değere kısıtladı. Bu şimdiye dek elde edilen en küçük sayı ve genel göreliliğin sıfır olarak yaptığı öngörü ile uyumlu olup, ihlâl olmayışına karşılık geliyor. Bunun anlamı, hidrojen ile sezyum frekanslarının oranının, saatler düşen asansörde birlikte ilerlerken aynı kaldığı demek oluyor.

0,00000022±0,00000025 sonucu, yerel konum değişmezliği ilkesinin çiğnenmesine ilişkin daha önceki en iyi NIST ölçümünden beş kat daha az belirsizlik taşıyor; yani beş kat daha duyarlı bir ölçüm yapılmış oldu. Önceki en iyi sonuç, sezyum ve hidrojen atom saatlerinin 7 yıllık verileri karşılaştırılarak 2007 yılında elde edilmişti ve kendinden bir önceki en iyi ölçümden 20 kat daha duyarlıydı. Bir sonraki en iyi ölçümün ise hidrojen ve sezyum saatlari kullanılarak değil, optik frekanslara dayanan yeni nesil saatlerle (iterbiyum ve strontiyum atomlarıyla) alınacağı tahmin ediliyor.

Kaynak ve İleri Okuma

Etiket
  • Projelerimizde bize destek olmak ister misiniz?
  • Dilediğiniz miktarda aylık veya tek seferlik bağış yapabilirsiniz.
  • Destek Ol
Yorum Yap (1 )

Yorum yapabilmek için giriş yapmalısınız.

  • Ercan Ersöyleyen 07 Haziran 2018 - 03:17
  • Niçin 0 değil? Belirsizlik ilkesi yüzünden mi?

Bunlar da ilginizi çekebilir

Bağış Yap, Destek Ol!
Projelerimizde bize destek olmak isterseniz,
Patreon üzerinden
bütçenizi zorlamayacak şekilde aylık veya tek seferlik bağışta bulunabilirsiniz.
E-Bülten Üyeliği
Duyurulardan e-posta ile
haberdar olmak istiyorum.
Reklam Reklam Ver
Arşiv