Гравитационное красное смещение уловили на миллиметровой высоте
Физики сообщили о том, что им удалось зафиксировать эффект гравитационного красного смещения, вызванного перепадом высоты всего лишь в один миллиметр. Для этого им потребовалось сильно улучшить точность атомных часов на основе одномерных оптических решеток. Исследование опубликовано в Nature.
Классическая механика Ньютона согласуется с обыденным человеческим опытом. Но чтобы увидеть релятивистские отклонения от нее, физикам начала XX века потребовалось точное оборудование, способное улавливать тонкие эффекты. С этого момента физика стала развиваться по принципу, согласно которому увеличивающаяся точность эксперимента определяет направление теоретической мысли.
Одним из важнейших инструментов, применяемых на этом пути, стали атомные часы. В их основу положено точное измерение частоты атомного перехода. Наиболее точными часами сегодня считаются оптические атомные часы, которыми физики манипулируют с помощью света. Среди прочих исследований, связанных с проверками фундаментальных теорий, физики применяют такие часы для измерения релятивистских эффектов, в частности, гравитационного красного смещения часовой частоты.
В основе этого эффекта лежит идея гравитационного замедления времени вблизи массивного объекта. На бытовом уровне этот эффект незаметен (мы не стареем ощутимо быстрее, совершая перелеты на большой высоте), но атомные часы способны его уловить — это выяснилось еще в 1971 году. Со временем физики научились измерять красное смещение исключительно на поверхности Земли, обнаруживая его для перепадов высот всего в несколько десятков сантиметров. Эти работы заложили основу релятивистской геодезии, точность которой напрямую зависит от чувствительности частот атомных часов к перепаду высот.