Verwendung der Zeitdilatation zur Messung der Krümmung der Raumzeit

Ein Forscherteam der Stanford University nutzte die Zeitdilatation in einem Atombrunnen, um die Krümmung der Raumzeit zu messen. In ihrer Studie, berichtet in der Zeitschrift Wissenschaftwurde die Fontänengruppe als Interferometer verwendet, um die Änderungen des Atomwellenstrahls zu messen, die den Phasenverschiebungen entsprechen. Albert Rora vom Institut für Quantentechnologien des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt veröffentlichte in derselben Ausgabe der Zeitschrift einen Perspektivartikel, in dem er die Arbeit des Teams in Kalifornien skizzierte.

Der vom Team geschaffene Atombrunnen bestand aus einem 10 Meter hohen Turm, der eine evakuierte Röhre enthielt – und oben auf einem Ring, der ein Stück Wolfram befestigte. Um den Springbrunnen zu benutzen, schossen sie Laser unter einzelne Atome, drückten sie nach oben und schossen von oben auf andere Laser, um sie zu stoppen. Ein dritter Laserpuls fing das Atom ein, als es den Boden erreichte. In ihren Experimenten schoben die Forscher Atompaare die Fontäne hinauf und maßen die resultierenden Phasenverschiebungen, während sie sich in der Fontäne auf und ab bewegten. Die Phasenübergänge begannen damit, dass Atome in unterschiedlichen Abständen vom Wolfram an der Spitze der Fontäne stoppten. Der Aufbau zeigte Phasenverschiebungen aufgrund von Zeitdilatation, wobei, wie Einsteins Relativitätstheorie zeigt, die Zeit in der Nähe massiver Objekte langsamer vergeht. In der Fontäne bewegten sich die Atome, die höher aufstiegen, näher an die Wolframmasse und erfuhren daher eine größere Beschleunigung, was zu einer Zeitverschiebung zwischen diesen und den Atomen führte, die nicht auf die gleiche Höhe aufstiegen.

Die Experimente zeigten auch, dass der Aharonov-Bohm-Effekt auch für die Schwerkraft gilt, wo das Magnetfeld in einem zylindrischen Behälter Partikel beeinflussen kann, die niemals in den Behälter gelangen. In seinem atomaren Brunnen wurden Elektronen, die einzigartige Wege den Brunnen hinauf und hinunter nahmen, gezwungen, sich zu überlagern, und trotz des Magnetfelds des Raums wurde keine magnetische Kraft auf sie ausgeübt; Es gibt jedoch immer noch Hinweise auf Magnetfeldverschiebungen.

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