یک ايراني اصل انیشتن رابه چالش ‌كشید

دكتر شروين تقوي، پژوهشگر و متخصص فيزيك اتمي فعال در آژانس فضايي آمريكا (ناسا) موفق به ابداع نوع جديدي از ساعت‌هاي اتمي با ويژگي‌هاي خاصي شده كه در صورت موفقيت آزمايش‌ها و تست‌هاي نهايي در حال انجام بر روي آن مي‌تواند برخي از اساسي‌ترين فرضيه هاي علم فيزيک را به طور جدي به چالش كشيده و تحولي را در عرصه فيزيك اتمي رقم بزند.

به گزارش ايسنا، اين دانشمند جوان ايراني در ساعت اتمي خود براي نخستين بار از دو ايزوتوپ اتم جيوه استفاده مي‌كند كه اگر بتوان ثابت كرد که باندهاي اندروني (hyperfine structure) آنها با زمان تغيير مي‌كنند براي نخستين بار در تاريخ فيزيك، وزن ذرات بنيادي تشکيل دهنده هسته اتم به صورت مستقيم محاسبه مي‌شود.


با اثبات اين كه اين وزن با زمان تغيير مي‌کند، برخي فرضيه هاي فيزيک اتمي اولويت داده شده و بر عکس برخي فرضيه هاي بزرگ فيزيک مثل فرضيه برابري انشتين با چالشي جدي مواجه مي‌شود.

دكتر شروين تقوي در گفت‌و‌گويي تلفني با خبرنگار علمي ايسنا خاطرنشان كرد: ساعت اتمي، ابزاري براي سنجيدن زمان با دقت فوق‌العاده بالاست كه اتم را به عنوان مرجعي براي ميزان كردن ساعت‌ها به كار مي‌برد.

اتم، داراي باندهاي انرژي دروني است كه انرژي را مي توان به فعاليت‌هاي تكراري ربط داد كه تكرار آنها مي‌تواند يك مرجع زماني باشد كه يك نوسانگر را به آن قفل كنيد و به اين ترتيب باند انرژي آن اتم مرجعي براي سنجش زمان مي‌شود.

وي خاطرنشان كرد: از كارهاي روزمره تا پيچيده‌ترين محاسبات و آزمايش‌هاي علمي نيازمند زمان است. براي سازمان فضايي آمريكا (ناسا) هم مساله اندازه‌گيري دقيق زمان خصوصا در محاسبات مربوط به پرتاب ماهواره‌ها و فضاپيماها اهميت فوق‌العاده‌اي دارد. از آن جا كه مسافت حاصل ضرب سرعت در زمان است، اگر مرجع زماني شما مقداري ثابت نباشد، محاسبه مسافت با خطا همراه بوده و در نتيجه موشكي كه به دوردست‌هاي فضا فرستاده مي‌شود در مدار صحيح قرار نمي‌گيرد. اين مساله باعث شده كه مطالعات در زمينه ساخت ساعت‌هايي هر چه دقيق تر مورد توجه ناسا قرار گيرد.

تقوي درباره ساختار ساعت اتمي ابداعي گفت: در اين ساعت اتمي براي اولين بار از ايزوتوپ 201 اتم جيوه استفاده شده كه تاكنون كار چنداني با آن نشده است. در اين تحقيقات، باند انرژي (hyperfine structure) اين ايزوتوپ جيوه را به ميزان 100 ميليون بار دقيق‌تر از آنچه تاكنون حساب شده محاسبه كرديم.

خوبي اين باند انرژي اين است كه تابع تركيب خود هسته اتم است و بنابراين تغيير در محيط بيروني اتم تاثير چنداني بر اين باند انرژي نخواهد گذاشت، لذا باند انرژي را مي‌توان به عنوان يك مرجع انرژي استفاده كرد.

مي دانيم كه هر انرژي يك فركانس مشخص دارد، پس مي‌توانيم يك اتم را در تله بيندازيم و انرژي درونيش را به عنوان يك مرجع فركانس استفاده كنيم و فركانس يك نوسانگر را به آن قفل كنيم.

فركانس اين نوسان چون به فركانس اين انرژي ثابت و دقيق قفل شده، پس بنابراين فركانس اين نوسان هم ثابت و دقيق خواهد بود. اين فركانس به سادگي به زمان قابل تبديل است و بدين ترتيب ما يك ساعت اتمي درست كرده‌ايم.

تقوي خاطرنشان كرد: نتيجه كارمان را سال پيش در يك كنفرانس مشترك دوسالانه بين آمريكا و اروپا در فرانسه ارائه دادم و در حال حاضر مشغول انجام آزمايش‌هاي بيشتر با اين ساعت هستم.

وي در گفت‌و‌گو با ايسنا تصريح كرد: مرحله بعدي تحقيقات اين است كه دو ايزوتوپ جيوه را در در يك ساعت اتمي (Dual isotope atomic clock) استفاده كنيم.

در اين طرح براي اولين بار از دو ايزوتوپ جيوه 201 و جيوه 199 در يك ساعت اتمي استفاده مي‌شود كه اگر بتوانيم آزمايش كنيم كه باندهاي اندروني اين دو ايزوتوپ با زمان عوض مي‌شود، مي‌توانيم براي اولين بار وزن ذرات بنيادي تشكيل دهنده هسته اتم موسوم به «كوارك» را به طور مستقيم اندازه‌ بگيريم و اگر نشان دهيم، اين وزن با زمان تغيير مي‌كند، صحت برخي فرضيه‌هاي فيزيك (نظريه ريسمان) اثبات شده و در مقابل فرضيه برابري (اصل هم ارزي) انشتين زير سوال مي‌رود.