آزمایش نظریه ۱۰۰ ساله اینشتین در ایستگاه فضایی بین‌المللی

به گزارش‌ ایسنا، آژانس فضایی اروپا (ESA) یکی از دقیق‌ترین آزمایش‌های علمی خود را که مجموعه ساعت اتمی در فضا (ACES) است، به ایستگاه فضایی بین‌المللی (ISS) پرتاب کرده است.

به نقل از آی‌ای، این یک ساعت معمولی نیست، بلکه یک ابزار بسیار دقیق است که برای آزمایش نظریه‌های نسبیت خاص و عام اینشتین ساخته شده است.

ساعت اتمی زمان را با دقت بی‌نظیری اندازه‌گیری می‌کند و هدف آن تایید چگونگی خم شدن، کُند شدن و کشش زمان در شرایط مختلف کیهانی است. بر اساس نسبیت خاص اینشتین، هرچه یک جسم سریعتر حرکت کند، زمان برای آن کُندتر می‌گذرد. نسبیت عام توضیح می‌دهد که زمان همچنین سرعت چیزی را که در یک میدان گرانشی عمیق‌تر است، کاهش می‌دهد.

این بدان معناست که ایستگاه فضایی بین‌المللی که با سرعت هشت کیلومتر در ثانیه به دور زمین می‌چرخد، زمان را کمی متفاوت از ما روی زمین تجربه می‌کند. تفاوت‌ها جزئی هستند در حد کسری از ثانیه، اما بسیار مهم هستند. ACES نه تنها نبوغ اینشتین را تایید می‌کند، بلکه شکاف‌هایی را در درک ما از زمان کشف می‌کند.

زمان در مدار واگرا می‌شود

این ساعت اتمی، آزمایشات خود را طی ۳۰ ماه آینده روی ایستگاه فضایی بین‌المللی انجام خواهد داد. در طول این دوره، داده‌های بسیار دقیقی را در حداقل ۱۰ پنجره‌ زمانی، جمع‌آوری می‌کند که هر پنجره حدود ۲۵ روز طول می‌کشد.

سیگنال‌های ساعت، با استفاده از دو روش متمایز به زمین ارسال می‌شوند که سپس با ساعت‌های اتمی زمینی تطبیق داده می‌شوند تا حتی کوچک‌ترین انحراف مشخص شود.

دقیق‌ترین زمان‌سنج‌هایی که تاکنون ساخته شده‌اند، ساعت‌های نوری هستند و در حالی که ساعت اتمی فضا به سطح دقت آنها نمی‌رسد، ابزارهای آن هنوز هم پیشگامانه به حساب می‌آیند. در دنیای سیستم‌های ماهواره‌ای، هیچ چیز تا این حد به زمان‌سنجی کامل نزدیک نشده است.

این به دانشمندان این امکان را می‌دهد تا اتساع زمان را مانند قبل آزمایش کنند و بررسی کنند که آیا ثابت‌های اساسی طبیعت واقعا ثابت هستند یا خیر. ساعت‌ اتمی حتی می‌تواند به کاوش در محدوده جرم خاصی از ماده تاریک کمک کند و درکی در مورد ساختار داخلی زمین ارائه دهد.

در قلب این ماموریت دو ساعت اتمی پیشرفته قرار دارند. یکی از آنها یک ساعت مبتنی بر سزیم است که بر خلاف همتایان بزرگ خود در زمین، به گونه‌ای فشرده برای ریزگرانش طراحی شده است و دیگری با استفاده از امواج مایکروویو و اتم‌های هیدروژن زمان را نگه می‌دارد.

ساعت‌هایی که فیزیک را به چالش می‌کشند

این دو ساعت در کنار هم به اندازه‌ای دقیق هستند که هر ۳۰۰ میلیون سال فقط یک ثانیه از دست می‌دهند. کل سیستم خارج از ماژول کلمبوس ایستگاه فضایی بین‌المللی نصب می‌شود و با استفاده از بازوی رباتیک ایستگاه به دقت در جای خود قرار می‌گیرد.

توماس پیگنیر (Thomas Peignier)، مهندس اصلی ساعت اتمی فضایی، می‌گوید که این ساعت اتمی دستگاه بسیار حساسی است که از زیرسیستم‌های پیچیده و به هم پیوسته ساخته شده است که باید با هماهنگی کار کنند. گروه با چالش‌های زیادی روبرو شد و مجبور شد راه‌حل‌های هوشمندانه‌ای ابداع کند.

 به عنوان مثال، برای جلوگیری از آسیب دیدن ساعت‌ها در معرض میدان‌های مغناطیسی، قبل از انتقال آنها به هر نقطه‌ای، بررسی‌های مغناطیسی انجام دادیم، از تجهیزات ویژه برای محافظت از آنها در طول آزمایش استفاده کردیم و تمام ابزارها، دستگاه‌های الکترونیکی و قطعات فلزی، تا مهره‌ها و پیچ‌ها، بررسی و در صورت لزوم قبل از نزدیک شدن به ساعت‌های اتمی، مغناطیس‌زدایی می‌شوند.