22-06-2024
Экспериме́нт Па́унда и Ре́бки — проверка замедления хода времени в поле тяготения, осуществлённая в 1960 году сотрудниками Гарвардского университета Робертом Паундом и Гленом Ребкой в лабораторном контролируемом эксперименте. Полученное значение в пределах ошибок эксперимента (10 %) блестяще подтвердило принцип эквивалентности и основанную на нём общую теорию относительности Эйнштейна. В настоящее время в подобном эксперименте совпадение измеренного и теоретического значений проверено с точностью около 1 %.
Содержание |
Для определения разности темпа хода времени в разнесённых по высоте точках Паунд и Ребка использовали измерения частоты фотонов в двух точках вдоль их траектории: в точке испускания и в точке поглощения. Разность в измеренной частоте в верхней и нижней точках указывает на разность хода времени в этих точках.
Фотон, испускаемый ядром 57Fe в переходе с энергией 14,4 кэВ, проходил расстояние 22,6 м по вертикали в поле тяготения Земли и резонансно поглощался мишенью из того же материала. Эксперимент использовал эффект Мёссбауэра, который обеспечивает поглощение импульса отдачи при испускании и поглощении фотона не отдельным ядром атома, а всем кристаллом (точнее, его макроскопической частью), так что энергия фотона при излучении практически не тратится на отдачу. Согласно принципу эквивалентности, изменение частоты света для фотона, испущенного в точке с гравитационным потенциалом и поглощённого в точке с гравитационным потенциалом , равно . В условиях эксперимента разность значений гравитационного потенциала составила , где g — ускорение свободного падения, h — расстояние, c — скорость света. Точности имеющейся у Паунда и Ребки аппаратуры не хватало для таких измерений. Тогда исследователи придумали остроумный приём для повышения точности измерений сдвига частоты: они догадались двигать источник фотонов вверх и вниз со скоростью , где было некоторой постоянной частотой, несколько десятков герц, а было подобрано так, чтобы доплеровский сдвиг частоты от него намного превышал предполагаемый гравитационный сдвиг частот. Гравитационное красное смещение, вызванное различием гравитационного замедления времени в точках излучения и приёма, добавляется к доплеровскому смещению и гравитационный относительный сдвиг частоты можно оценить по изменениям легко регистрируемого доплеровского смещения. Вначале Паунд и Ребка получили значение относительного сдвига частоты в 4 раза больше ожидаемого. Это различие объяснялось разностью температур источника и мишени, что было указано Джозефсоном. При учёте поправок на разность температур был получен окончательный результат для гравитационного смещения частоты: .
С. Вейнберг отмечает, что эксперимент Паунда и Ребки имеет особое значение, как независимая от экспериментов Этвеша и Дикке проверка принципа эквивалентности.
В 1976 году группой физиков Смитсонианского института под руководством М. Вессо были проведены эксперименты по измерению гравитационного смещения на баллистической ракете — Gravity Probe A. Предварительная обработка результатов дала погрешность 0,04 % от теоретического значения.
В настоящее время гравитационное замедление времени рутинно учитывается в навигационных спутниковых системах, а также при определении шкалы атомного времени (показания отдельных атомных часов, составляющих пул хранителей времени этой шкалы, приводятся к поверхности геоида).
Эксперимент Паунда и Ребки является первым проведённым в земных условиях экспериментом по изучению влияния гравитации на электромагнитные явления.
Курс паунда к тенге, треугольник паунда это.
Бураган, Козульское сельское поселение, Шаблон:Convert/lb, Мелтон, Сид, Обсуждение:Ван Тяньцин, Андрей.