یک فیزیکدان استرالیایی دستگاهی کوچک ساخته است که نور را تحت تأثیر گرانش خم میکند؛ این دستاورد راه را برای نسل جدیدی از حسگرهای فوقدقیق باز میکند و نکته جالبتر اینکه یکی از فرضیات اصلی «آلبرت اینشتین» درباره ثابتبودن سرعت نور را نیز به چالش میکشد.
«انبنگ لی» (Enbang Li)، دانشیار فیزیک در دانشگاه ولونگونگ استرالیا، روش جالبی ارائه داده که بهکمک آن میتوان اثرات گرانش را مستقیماً روی نور اندازهگیری کرد. برخلاف روشهای رایج که به سامانههای مکانیکی وابستهاند، این فناوری متکی بر نور است. این رویکرد میتواند محدودیتهای فعلی، بهویژه در پلتفرمهای متحرک مانند هواپیماها و زیردریاییها، را برطرف کند.
یافتههای جدید این فیزیکدان یکی از فرضیات مهم اینشتین را به چالش میکشد. در چارچوب نظریه نسبیت خاص که اینشتین در سال ۱۹۰۵ ارائه کرد، سرعت نور در خلأ مقداری ثابت و مستقل از حرکت ناظر در نظر گرفته میشود. این اصل یکی از ستونهای اصلی فیزیک مدرن است.
بااینحال، نتایج آزمایش انبنگ لی نشان میدهد که فوتونها ممکن است در تعامل با میدان گرانشی زمین رفتار پیچیدهتری از خود نشان دهند؛ بهطوریکه این برهمکنش میتواند بر نحوه انتشار نور و تأخیر زمانی آن تأثیر بگذارد. چنین اثری، اگر در مطالعات بعدی تأیید شود، میتواند به این معنا باشد که شرایط گرانشی محیط نقش ظریفتری در رفتار نور ایفا میکند.
دستاورد فیزیکدان استرالیایی درباره خمکردن نور با گرانش
در علم اخترفیزیک، پدیده «همگرایی گرانشی» سالهاست شناخته شده: جایی که نور ستارگان دوردست هنگام عبور از کنار اجرام بسیار سنگین خم میشود. بااینحال، بازآفرینی چنین اثری در مقیاس زمینی همیشه چالشبرانگیز بوده است. حالا دستگاه یکمتری انبنگ لی متشکل از دو حلقه فیبر نوری با طول کلی بیش از ۱۰ کیلومتر توانسته این مانع را کنار بزند.
مکانیسم کار دستگاه برپایه اندازهگیری اختلاف زمانی بسیار ناچیز (در حد پیکوثانیه) بین دو پرتو نور است که در مسیرهای فیبر نوری حرکت میکنند. همین اختلافهای بسیار کوچک، وقتی زیاد میشوند، امکان ثبت اثرات گرانش بر نور لیزر را فراهم میکنند. به گفته لی، این حساسیت بالا میتواند برای شناسایی تغییرات مهم زیر سطح زمین مانند نوسانات آبهای زیرزمینی و تجمع ماگما در آتشفشانها به کار رود.
چنین قابلیتی کاربردهای گستردهای دارد. درحالحاضر، حسگرهای گرانشی در صنایع معدن، دفاع و علوم زمین برای شناسایی ساختارهای زیرسطحی استفاده میشوند، اما وابستگی آنها به سیستمهای مکانیکی، استفاده در محیطهای متحرک را محدود کرده است. فناوری مبتنیبر نور میتواند این محدودیت را برطرف کند و در عین ارائه دقت و پایداری بالاتر، دستگاههایی کوچکتر و کارآمدتر ارائه دهد.
البته این فناوری هنوز در مراحل ابتدایی توسعه قرار دارد و آزمایشها در محیطهای کنترلشده آزمایشگاهی انجام شدهاند. همچنین پژوهشگران هنوز باید منشأ نوسانات در سیگنالهای تأخیر زمانی را بهطور دقیق شناسایی کنند.
یافتههای این پژوهش در ژورنال Scientific Reports منتشر شده است.