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Par NIST de aluminio relojes atómicos revelan la Relatividad de Einstein en una escala de personal

08/12/2010 23:05 0 Comentarios Lectura: ( palabras)

Los científicos han sabido durante décadas que el tiempo pasa más rápido en las elevaciones más altas

BOULDER, Colorado - Los científicos han sabido durante décadas que el tiempo pasa más rápido en las elevaciones más altas-un aspecto curioso de Einstein de la relatividad de las teorías que previamente se ha medido mediante la comparación de los relojes en la superficie de la Tierra y un cohete de alto vuelo.

Ahora, los físicos del Instituto Nacional de Estándares y Tecnología (NIST) han medido el efecto en una escala más los pies en la tierra de 33 centímetros, o con el pie alrededor de 1, lo que demuestra, por ejemplo, que usted envejece más rápido cuando estás parado un par de los pasos más alto en una escalera.

Descrito en el 24 de septiembre cuestión de la Ciencia *, la diferencia es demasiado pequeña para los seres humanos para percibir directamente-que suman aproximadamente 90 mil millonésimas de segundo más de 79 años de vida, pero puede proporcionar aplicaciones prácticas en geofísica y otros campos.

Del mismo modo, los investigadores del NIST observa otro aspecto de la relatividad-que el tiempo pasa más despacio cuando se mueve más rápido a una velocidad comparable a un automóvil que viaja unas 20 millas por hora, una escala más comprensible que las mediciones anteriores realizadas con aviones a reacción.

Los científicos del NIST realiza la nueva "dilatación del tiempo" experimentos mediante la comparación de las operaciones de un par de los mejores del mundo experimentales relojes atómicos. Los relojes son casi idénticos cada uno basado en el "tic-tac" de un ión de aluminio de una sola (átomos con carga eléctrica), ya que vibra entre los dos niveles de energía más de un millón de millones de veces por segundo. Un reloj mantiene la hora dentro de 1 segundo en alrededor de 3, 7 millones de años (véase la Segunda NIST 'Quantum lógica del reloj "Sobre la base de aluminio de iones es ahora más precisa Mundial Reloj - www.nist.gov/pml/div688/logicclock_020410.cfm) y el otro sigue de cerca en el rendimiento. Los dos relojes están situados en diferentes laboratorios en el NIST y conectados a un metro de longitud de fibra óptica-75.

Relojes del NIST de aluminio-también llamada "lógica cuántica relojes" porque prestado lógica de toma de decisiones técnicas de la computación cuántica experimental son precisas y suficientemente estable como para revelar pequeñas diferencias que no se podía ver hasta ahora. Los relojes funcionan brilla la luz del láser sobre los iones en las frecuencias ópticas, que son más altas que las frecuencias de microondas utilizados en la norma relojes atómicos de hoy basada en el átomo de cesio. Relojes ópticos podría conducir algún día a las normas de tiempo de 100 veces más precisos que los relojes de la norma actual.

Los relojes de aluminio puede detectar pequeños efectos basados en la relatividad-debido a su extrema precisión y alta "factor Q", una cantidad que refleja de forma fiable el ion absorbe y retiene la energía óptica en el cambio desde el nivel de energía a otro-dice el investigador postdoctoral del NIST James Chin -Wen Zhou, primer autor del papel.

"Hemos observado el mayor factor Q en la física atómica", dice Chou. "Se puede pensar en ello como el tiempo que un tenedor de ajuste sería vibrar antes de que pierda la energía almacenada en la estructura de resonancia. Tenemos el ion oscilando en sincronía con la frecuencia del laser de cerca de 400 mil millones de ciclos."

Los relojes de aluminio puede detectar pequeños efectos basados en la relatividad

Los experimentos del NIST se centró en dos escenarios predichos por Einstein, las teorías de la relatividad. En primer lugar, cuando dos relojes están sometidos a fuerzas gravitacionales desigual debido a sus diferentes elevaciones por encima de la superficie de la Tierra, el mayor reloj a experimentar una menor fuerza gravitacional, se ejecuta más rápido. En segundo lugar, cuando un observador se mueve, marca un reloj parado parece durar más tiempo, por lo que el reloj parece correr lento. Los científicos se refieren a esto como la "paradoja de los gemelos", en el que un hermano gemelo que viaja en un cohete de rápido movimiento que volver a casa más joven que el otro gemelo. El factor crucial es la aceleración (la aceleración y desaceleración) del doble de viaje en realizar el viaje de ida y vuelta.

Los científicos del NIST observado estos efectos al hacer cambios específicos en uno de los dos relojes de aluminio y la medición de las diferencias resultantes de los dos iones "las tasas relativas de relojería, o frecuencias.

En una serie de experimentos, los científicos levantaron uno de los relojes por el secuestro de la mesa del láser a una altura de un tercio de un metro (un pie) por encima del segundo reloj. Efectivamente, el reloj más alta corrió a un ritmo ligeramente más rápido que el reloj más baja, exactamente como se predijo.

El segundo conjunto de experimentos examinaron los efectos de alterar el movimiento físico de los iones en un reloj. (Los iones son casi completamente inmóviles durante las operaciones normales del reloj.) Los científicos del NIST ajustado el ion una manera que giraba hacia atrás y adelante a velocidades equivalentes a varios metros por segundo. Que el reloj marcó a un ritmo ligeramente más lento que el segundo reloj, según lo predicho por la relatividad. El movimiento de iones de actos como el doble de viaje en la paradoja de los gemelos.

Estas comparaciones de los relojes súper-precisos con el tiempo puede ser útil para la geodesia, la ciencia de la medición de la Tierra y su campo gravitatorio, con aplicaciones en geofísica y la hidrología, y posiblemente en las pruebas basadas en el espacio de las teorías de la física fundamental, sugiere el físico Hasta Rosenband, líder del equipo del NIST reloj de aluminio de iones.

Los científicos del NIST esperan mejorar la precisión de los relojes de aluminio aún más, tanto como 10 veces, a través de cambios en la geometría de trampa de iones y un mejor control del movimiento de iones y la interferencia ambiental. El objetivo es medir las diferencias en el cronometraje lo suficientemente bien como para medir la altura con una precisión de 1 centímetro, un nivel de rendimiento adecuado para realizar mediciones geodésicas. El documento sugiere que los relojes ópticos podrían estar vinculados para formar una red de "indicadores de mareas interiores" para medir la distancia desde la superficie de la tierra para el geoide (la superficie del campo gravitatorio de la Tierra que coincide con el nivel medio global del mar). Dicha red podría ser actualizada con mucha más frecuencia que las técnicas actuales.

La investigación fue financiada en parte por la Oficina de Investigación Naval.

Tomado de Barrapunto.com


Sobre esta noticia

Autor:
Che Cacho (217 noticias)
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Tipo:
Nota de prensa
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