Teori Relativitas Einstein Lebih Dekat dan Lebih Nyata

Tinuku
KeSimpulan - Relativitas turun ke Bumi. Seperti yang diprediksi Einstein, tekanan melambat atau menaiki tangga cukup untuk membuang waktu.

Menurut teori relativitas Albert Einstein, sebuah jam di lantai seharusnya berjalan sedikit lebih lambat dibandingkan dengan jam identik yang diletakkan di atas meja karena jam yang lebih rendah lebih kuat dipengaruhi medan gravitasi Bumi.

Sekarang, fisikawan telah menunjukkan efek ini menggunakan dua jam super akurat dan mengangkat salah satunya beberapa sentimeter di atas yang lain. Ini pertama kalinya para ilmuwan menggunakan jam yang menunjukkan bahwa waktu di hidung Anda lebih cepat daripada pusar Anda. Pada awal 1970-an, para ilmuwan menunjukkan relativitas dengan meletakkan jam atomik di darat untuk disinkronkan dengan serupa di jet jumbo yang terbang ke arah timur dan barat di sekitar Bumi. Terapi ini tidak senyata dalam skenario sehari-hari.

Kini, Chou Chin-wen (postdoctoral) dan rekan-rekannya dari National Institute of Standards and Technology (NIST) di Boulder, Colorado, menunjukkan teori Einstein pada skala yang lebih nyata dan biasa. Dalam tes teori khusus dan relativitas umum, para peneliti NIST menunjukkan bahwa waktu dipercepat cukup hanya menaiki tangga satu tingkat di apartemen Anda dan memperlambat jika Anda bepergian hanya 36 kilometer per jam. Mereka melaporkan di Science minggu ini.

Holger Müller, fisikawan dari University of California, Berkeley, mengatakan penelitian ini menunjukkan relativitas yang tidak lagi terbatas pada eksperimen dengan kecepatan besar dan jarak. "Hal ini terutama teknologi sebagai suatu prestasi besar, namun memiliki komponen hampir filosofis, menunjukkan relativitas adalah sesuatu yang nyata," kata Müller.

Penelitian para peneliti NIST bergantung pada jam paling akurat di dunia. Standar jam atom yang telah ada sejak tahun 1950-an, lulus microwave dari frekuensi tertentu ke atom yang merespon dengan melompat ke tingkat energi yang lebih tinggi. Sinyal dari umpan ini melompat kembali ke sumber microwave, mencegah frekuensi menyimpang, dan menjaga akurasi dalam 1015 atau lebih.

Chou dan timnya menggunakan jam optik yang ditemukan pada tahun 2005 yang menggunakan sinar laser dan memiliki frekuensi 100.000 kali lebih tinggi dari gelombang mikro. Jam optik memiliki puluhan hingga ratusan kali lebih akurat daripada jam microwave, NIST kehilangan kurang dari satu detik dalam tiga milyar tahun.

Relativitas umum menyatakan bahwa percepatan waktu untuk benda karena gravitasi melemah. Untuk menunjukkan ini, Chou dan rekan-rekannya mengangkat satu jam optik 33cm di atas jam yang lain. Gravitasi sedikit lebih rendah pada ketinggian tersebut maka ada perbandingan dengan jam acuan, jam berdetak pada frekuensi 4×10-17, setara dengan keuntungan 90 miliar detik selama 79 tahun.

Untuk menunjukkan relativitas khusus yang mengatakan perlambatan waktu perpindahan benda, osilasi kecepatan relatif kurang dari 10 meter per detik atau 36 kilometer per jam. Kali ini, jam sepertinya turun oleh frekuensi fraksional hampir 6×10-16.

Chou mengatakan bahwa timnya tidak harus membandingkan dengan eksperimen sebelumnya yang kurang tepat dimana secara khusus mencoba untuk menguji prediksi relativitas. Tetapi, Chou mengatakan bahwa "efek relativitas sebenarnya dapat ditemui dalam pengalaman kehidupan sehari-hari, tidak hanya oleh para ilmuwan".

Kemampuan untuk mendeteksi perubahan kecil dalam gravitasi dapat memiliki aplikasi dalam geofisika dan hidrologi. Gerald Gwinner, fisikawan dari University of Manitoba di Winnipeg, Kanada, mengatakan temuan ini mungkin membantu para ilmuwan untuk melacak bagaimana massa (misalnya, dalam bentuk air) didistribusikan ulang karena perubahan iklim. "Mereka bisa membangun jaringan yang memeriksa secara real time tingkat gravitasi di seluruh dunia," kata Gwinner.

Sebuah paradog terkenal dari teori relativitas: Setelah perjalanan pulang-pergi dalam perjalanan pesawat ruang angkasa dengan beberapa kecepatan sangat tinggi, traveler kembali ke bumi dan ditemui bahwa saudara kembarnya sekarang lebih tua dari dia, karena waktu lebih cepat di pesawat yang bergerak terhadap Bumi.

Kedua efek pelebaran sebelumnya telah diverifikasi oleh sejumlah eksperimen selama puluhan tahun yang secara tradisional tergantung pada skala besar jarak atau kecepatan. Dalam eksperimen pada tahun 1971 oleh Yusuf Hafele dari Washington University di Saint Louis dan Richard Keating dari US Naval Observatory, melakukan terbang menggunakan jam cesium atom dengan jet komersial, kemudian membandingkan jam dengan jam acuan di darat untuk menemukan penyimpangan seperti yang diramalkan oleh relativitas.
  1. C.W. Chou, D.B. Hume, T. Rosenband, and D.J. Wineland (Time and Frequency Division, National Institute of Standards and Technology (NIST), Boulder, CO 80305, USA), Optical Clocks and Relativity, Science 24 September 2010, Vol.329. no.5999, pp.1630-1633, DOI:10.1126/science.1192720
  2. J.C. Hafele (Department of Physics, Washington University, St. Louis, Missouri 63130) and Richard E. Keating (Time Service Division, U.S. Naval Observatory, Washington, D.C. 20390). Around-the-World Atomic Clocks: Observed Relativistic Time Gains, Science 14 July 1972, Vol.177. no.4044, pp.168-170, DOI:10.1126/science.177.4044.168
  3. J.C. Hafele (Department of Physics, Washington University, St. Louis, Missouri 63130) and Richard E. Keating (Time Service Division, U.S. Naval Observatory, Washington, D.C. 20390). Around-the-World Atomic Clocks: Predicted Relativistic Time Gains, Science 14 July 1972, Vol.177. no.4044, pp.166-168, DOI:10.1126/science.177.4044.166
  4. C.W. Chou, D.B. Hume, J.C.J. Koelemeij, D.J. Wineland, and T. Rosenband. Frequency Comparison of Two High-Accuracy Al+ Optical Clocks, arXiv Quantum Physics > arXiv:0911.4527 (2 Feb 2010)
  5. D.W. Allan, M.A. Weiss (Time and Frequency Division, National Bureau of Standards, Boulder, Colorado 80303) and N. Ashby (Department of Physics, University of Colorado, Boulder 80309), Around-the-World Relativistic Sagnac Experiment, Science 14 July 1972, Vol.177. no.4044, pp.168-170, DOI:10.1126/science.177.4044.168
  6. Jon Cartwright, Nature, Doi:10.1038/news.2010.487
  7. Holger Müller http://www.physics.berkeley.edu/research/faculty/mueller.html
Tinuku Store

No comments:

Post a Comment