2020.06.01
Перейти к основному содержанию

На телебашне Skytree в Токио доказана теория Эйнштейна

Группа японских исследователей доказала, что время на токийской телевизионной башне Skytree в районе Сумида (Tokyo Skytree, 東京スカイツリー, то:кё: сукай цури:, досл. «Токийское небесное дерево»), на высоте около 450 м над уровнем моря, опережает время на поверхности земли на 4 наносекунды в день.

Научное открытие с использованием чрезвычайно точных атомных часов на основе оптической решетки, которые «рассинхронизируются лишь на одну секунду каждые 16 млрд лет», подтверждает общую теорию относительности Альберта Эйнштейна, которая утверждает, что часы в сильном гравитационном поле будут тикать медленнее, чем часы в более слабом гравитационном поле.

Исследование под руководством профессора Хидэтоси Катори (香取秀俊, Katori Hidetoshi) из финансируемой государством Исследовательской лаборатории квантовой метрологии Института физико-химических исследований (理化学研究所, Rikagaku Kenkyūsho, сокр. RIKEN или 理研) и Токийского университета, проводилось с октября 2018 года и его результаты были опубликованы 6 апреля в научном интернет-журнале Nature Photonics.

Команда исследователей, членом которой был также представитель Государственной палаты по геопространственной информации Японии (国土地理院, кокудо тири: ин), преуспела в миниатюризации часов оптической решетки. В итоге они стали мобильными, что позволило поместить двое часов на высоте 456,3 м и 3,6 м над уровнем моря соответственно, на 634-метровой конструкции — самой высокой в мире радиовещательной башне и второму по высоте сооружению в мире.

В среднем за неделю часы показали, что время в обсерватории идёт быстрее на 4 наносекунды в день, чем на поверхности земли.

«Часы способны улавливать небольшие отличия в высоте, и это позволяет нам измерять вздутие материи [разбухание грунта] в таких местах как активные вулканы, или деформацию земной коры, или определять исходную высоту», — приводятся слова Катори в официальном заявлении RIKEN.

«Мы хотели продемонстрировать, что способны такие точные измерения в любом месте за пределами лаборатории с помощью переносных средств. Это первый шаг к созданию сверхточных часов для использования в реальных [повседневных, широкодоступных] устройствах», — добавил он.

Как ожидают учёные, часы будут использоваться для изучения незначительных колебания земной поверхности, вызываемых землетрясениями или извержениями вулканов.

Часы измеряют время на основе вибрации многочисленных атомов стронция в генерируемой лазером оптической решетке, что почти в 1000 раз точнее, чем современное стандартное международное атомное время, в основе которого лежит более быстрое колебание атомов цезия-133 (частота энергетического перехода электронов при атоме при абсолютном нуле).

Для целей исследования оптические часы были модернизированы учёными, чтобы не быть чувствительными к изменениям температуры, вибрациям и электромагнитным полям.

Проверка теории Эйнштейна в соответствии с жёсткими научными требованиями для проведения испытаний требует либо крайне точных часов, либо большой разницы в высоте. До сих пор помимо лабораторных исследований лучшие измерения проводились с использованием спутников, находящихся на различных высотах, удалённых друг от друга на тысячи километров.

По словам Катори, исследование было проведено с точностью, «сопоставимой с лучшими космическими измерениями».

«Это первое в мире достижение [этого рода], которое приближает Катори к получению Нобелевской премии», — сказал Масами Ясуда (安田 正美 Yasuda Masami), руководитель научной группы в Национальном институте передовой промышленной науки и технологий (産業技術総合研究所 Sangyō Gijutsu Sōgō Kenkyū-sho, англ. AIST).

Время чтения
3 мин.