Собрать 12 самых точных часов мира и 14 лет смотреть, как они тикают. Звучит, как самый скучный эксперимент в мире. Однако это неинтересное занятие стоило того — с его помощью группа ученых во главе с Биджунатом Патлой выяснила, меняются со временем законы физики или нет.
Все доказательства указывают на то, что они все-таки не меняются, но исследователи решили это проверить. «Все что мы измеряем относительно, — сказал физик Николас Юнс из Университета штата Монтана, который не принимал участия в эксперименте. — Когда вы измеряете расстояние рулеткой, точность измерений соответствует самой рулетке».
Чтобы заметить какие-либо изменения в законах физики, необходимо выполнять одно и то же действие с невероятной точностью в максимальном количестве мест. Если показания как-то изменятся, то значит произошли перемены и в законах физики. Поэтому исследователи решили следить за тем, как идут часы на протяжении 14 лет.
Команда использовала атомные часы, потому что это самый точный прибор для измерения времени из всех изобретенных человечеством. Они отмеряют время не с помощью движущейся стрелки, взмахов маятника или вибрации кристалла кварца, а благодаря монотонным колебаниям атома. Атомы испускают световые волны, которые совершают несколько миллиардов колебаний в секунду. Такие часы работают с совершенным постоянством и не могут опоздать или поспешить хотя бы на секунду даже через десятки миллионов лет.
Ученые запечатали атомы часов в вакуумной камере, а сами часы поместили в специальную комнату со стабильной температурой и влажностью. «Когда температура в комнате меняется более чем на 0,5 градуса, срабатывает уведомление о том, что ее нужно скорректировать», — рассказал Патла. Исследователи учитывали все параметры окружающей среды, включая гравитацию.
При этом ученые хотели выяснить, нет ли различий на уровне магнитного взаимодействия между атомами, поэтому использовали два вида часов: в одних были атомы водорода, а в других —цезия. Отчасти их подход напоминал знаменитый эксперимент Галилея, во время которого он сбросил два объекта одинаковой массы с Пизанской башни и обнаружил, что они упали с одинаковой скоростью, независимо от своего состава.
Как было ранее сказано, для проверки стабильности законов физики нужно измерять повторяющееся действие в разных точках мира. Фактически ученым удалось это сделать, не сдвигаясь с места. «Наша лаборатория облетела вокруг солнца 14 раз». — сказал Патла. И это действительно так, причем за это время Земля побывала в разных точках космоса, потому что ее орбита представляет собой неидеальный круг. Так что часы смогли оказаться в разных гравитационных полях.
Исследователи наблюдали за часами с 11 ноября 1999 года до октября 2014. В июне этого года они опубликовали окончательные результаты своего монотонного эксперимента. Как оказалось, атомы цезия и водорода вели себя одинаково на протяжении всего этого времени, даже находясь в разных точках земной орбиты.
Разумеется, нельзя сказать что ученые окончательно доказали, что законы физики никогда не меняются, но во всяком случае они оставались неизменными 14 лет. Так что теперь о неизменности законов физики можно говорить с большей уверенностью.
Команда исследователей планирует повторить эксперимент с улучшенными часами, которые будут показывать магнитное взаимодействие в три раза точнее, чем предыдущие. Возможно, таким образом ученые смогут узнать что-то новое о природе вселенной.
По информации https://rb.ru/story/clock-watchers/?utm_referrer=https%3A%2F%2Fzen.yandex.com
Обозрение "Terra & Comp".
