物理学者たちは、重力波や暗黒物質が重力、ひいては時間に及ぼす影響を利用して、それらを検出できる可能性のある超高精度の原子時計を設計した。
研究者たちは、希土類元素であるイッテルビウムを過冷却して時間の経過を測定し、重力がそれにどのように影響するかを調べる実験を行った。
重力波と暗黒物質は重力、ひいては時間に影響を与えます。これらの変動はこれらの精密な時計によって検出され、どちらかの現象の存在を示します。とにかく、これがこの科学研究の基本的な概要です。
仕組み
米国立標準技術研究所が率いる研究チームは、彼らが開発した原子時計は、地球上および宇宙における重力による時間の歪みを測定できるほど感度が高いと述べている。
この装置は、イッテルビウム原子を数マイクロケルビン（絶対零度よりわずかに高い温度）まで冷却し、光格子状に配列された一連のレーザー光線の間に保持することで動作する。
時間は、既知の正確に固定された周波数で振動する物体の振動回数を数えることで追跡できます。時間は振動回数を周波数で割った値に等しくなります。この実験では、レーザー光がイッテルビウム原子を励起し、その電子がエネルギー準位間を飛び移ることで振動し、時間を測定することができました。このようにして観測された2つの時計の時間のずれは、何らかの外部要因による影響を示しています。
重要なのは、これらの装置はこれまで見たことのないほど正確だと言われている点です。科学者たちはこれまで、原子時計を用いて重力が時間に与える影響を探ってきました。
4つの水素時計 + 8つのセシウム時計 = ほぼ証明されたアインシュタインの理論
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研究者たちは水曜日にネイチャー誌に掲載された論文で自分たちの研究を説明した。
当然予想どおり、地球の表面近くの異なる高度にこれらの時計を 2 つ設置した場合、典型的な時間の遅れにより、高い方の時計が低い方の時計よりもわずかに早く進みます。
十分な大きさの重力波が通過すれば、時計の刻みのタイミングの差はさらに変化する可能性がある。また、これらの時計を宇宙に送れば、暗黒物質の影響を捉えたり、一般相対性理論を検証したりできるかもしれない。
「アインシュタインは一般相対性理論において、重力が時間を変化させる、いわゆる重力赤方偏移を初めて予測しました。ある観測者にとって、時間（そして時間を計測する装置、つまり時計）は重力ポテンシャルの深部でよりゆっくりと変化すると見られます」と研究チームの論文は述べ、さらにこう付け加えています。
一言で言えば、「魅力的」です。®
