Relativitas Einstein Dibuktikan dengan Sepasang Jam Atom Super Sensitif
Suka dengan artikel ini?
Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh. Login
Jumat, 24 September 2010 - Jika salah satu kembar menghabiskan 79 tahun hidup pada 1 kaki lebih tinggi dari kakaknya, maka kembar pertama akan berakhir sekitar 90 miliar detik lebih tua.
Para ilmuwan telah mengetahui selama puluhan tahun bahwa waktu berlalu lebih cepat pada ketinggian yang lebih tinggi – sebuah aspek teori relativitas Einstein yang sebelumnya telah diukur dengan membandingkan jam di permukaan bumi dengan roket di ketinggian.
Saat ini, fisikawan di Institut Nasional Standar dan Teknologi (NIST) menggunakan jam atom yang sangat akurat untuk menghitung seberapa lebih lambat waktu berjalan sejauh seseorang lebih dekat ke bumi. Para peneliti menemukan bahwa perbedaan ketinggian sekitar 1 kaki (33 cm) bahkan dapat menyebabkan perubahan yang terukur dalam berlalunya waktu. Misalnya, jika salah satu kembar menghabiskan 79 tahun hidup pada ketinggian 1 kaki lebih tinggi dari kakaknya, maka kembar pertama akan berakhir sekitar 90 miliar detik lebih tua, demikian menurut temuan para peneliti.
Para ilmuwan ini mengukurnya dengan menggunakan dua jam super-sensitif, masing-masing terbuat dari aluminium atom tunggal yang bergetar di antara dua tingkat energi lebih dari satu juta miliar kali per detik. Mereka menempatkan salah satu jam di laboratorium yang lebih tinggi daripada yang lain. Dan sama seperti yang diprediksi Einstein, mereka menemukan bahwa jam di tempat tinggi berlari sedikit lebih cepat daripada jam yang di tempat rendah.
“Anda perlu memiliki akurasi yang sangat tinggi untuk dapat membedakan bahwa perubahan tinggi yang kecil akan terjadi pada tingkat “tik” dari jam Anda,” kata pemimpin studi James Chin-Wen Chou dari NIST. “Jadi saya akan mengatakan bahwa meskipun jam kita dengan jelas bisa melihatnya, orang tidak akan merasakan bedanya.”
Efek yang disebut “pelebaran waktu” ini merupakan konsekuensi dari teori Einstein relativitas umum, yang menyatakan bahwa gravitasi dari suatu badan yang besar – seperti Bumi – melengkungkan ruang-waktu di sekitarnya, menyebabkan aliran waktu menjadi cepat atau melambat tergantung pada jarak dari massa.
Penemuan lain Einstein – disebut relativitas khusus – mengungkapkan bahwa waktu juga mengalir lebih lambat bagi seseorang yang berdiri diam dari perspektif orang yang bergerak. Para ilmuwan menyebut ini sebagai “paradoks kembar”, di mana saudara kembar yang bepergian dengan roket yang bergerak cepat akan pulang lebih muda dari kembar lainnya. Faktor penting adalah akselerasi (percepatan dan perlambatan) dari perjalanan kembar dalam melakukan perjalanan pulang-pergi. Para peneliti mampu memverifikasi ini juga, dengan menggunakan dua jam atom identik dan menetapkan salah satunya dalam gerakan osilasi maju-mundur di laboratorium dengan kecepatan beberapa meter per detik. Hasilnya, jam tersebut berdetak pada tingkat yang sedikit lebih lambat dari jam kedua, seperti yang diperkirakan oleh relativitas.
“Kita harus membuang konsep waktu mutlak,” kata Chou.
Meskipun para ilmuwan tidak memiliki banyak keraguan bahwa teori-teori tersebut akan terus bertahan pada skala ini, namun ini penting untuk menunjukkan bahwa jam dapat mendeteksi efek seperti relativitas kecil, katanya.
“Pada akhir abad ke-19 orang mengatakan fisika itu cukup lengkap, sampai pengukuran presisi muncul ke dalam permainan dan menunjukkan bahwa beberapa teori membuat prediksi yang tidak setuju dengan pengukuran, dan kemudian kita sadar bahwa kita tidak memahami alam,” kata Chou kepada LiveScience.
Teori relativitas khusus, serta beberapa aspek mekanika kuantum, lahir dari tes ini sebelumnya, katanya.
Para peneliti melaporkan temuan mereka pada jurnal Science edisi 24 September.
Perbandingan jam super-sensitif ini akhirnya mungkin berguna bagi geodesi, ilmu pengukuran bumi dan medan gravitasi, dengan aplikasi dalam geofisika dan hidrologi, dan mungkin dalam tes ruang berbasis teori fisika dasar, kata fisikawan Till Rosenband, pemimpin tim jam ion aluminium NIST.
Ilmuwan NIST berharap untuk meningkatkan ketepatan aluminium jam lebih jauh, sebanyak 10 kali lipat, melalui perubahan dalam geometri perangkap ion dan kontrol yang lebih baik gerak ion dan gangguan lingkungan. Tujuannya adalah untuk mengukur perbedaan dalam ketepatan waktu yang cukup baik untuk mengukur ketinggian dengan akurasi 1 sentimeter, tingkat kinerja yang cocok untuk melakukan pengukuran geodetik. Makalah ini mengusulkan bahwa jam optik dapat dikaitkan pada bentuk jaringan “pedalaman pengukur pasang surut” untuk mengukur jarak dari permukaan bumi ke geoid (permukaan medan gravitasi bumi yang sesuai dengan permukaan laut global rata-rata).
Sumber:
livescience.com
sciencedaily.com
- Tujuan Hidup yang Lebih Besar Melindungi Perubahan Berbahaya di Otak yang Berasosiasi dengan Penyakit Alzheimer
- Resiko Cacat Lahir Lebih Tinggi pada Reproduksi yang Dibantu
- Pandangan Berbeda Mengenai Tuhan Mempengaruhi Perilaku Mencontek
- Manfaat Pengasuhan Anak Bermutu Tinggi Tetap Terasa Ketika Individu telah Berusia 30 Tahun
- Korupsi Menghambat Pertumbuhan Ekonomi Negara Berpenghasilan Rendah
- Asal Usul Suku-Suku Di Indonesia
- Kelelawar, Paus, dan Bio-Sonar: Temuan Baru Tentang Perilaku Mencari Makan Paus Mengungkapkan Konvergensi Evolusi Mengejutkan
- Tuhan dan Sains Modern (Part 11): Penutup
- Untuk Mendorong Kepuasan Konsumen, Pemilik Harus Memperhatikan Kepuasan Kerja Karyawan
- Kepulauan Pasifik di Khatulistiwa Dapat Menjadi Tempat Pengungsian Terumbu Karang dalam Iklim yang Menghangat Karena Perubahan Arus Samudera