الساعات الكمومية تستشعر تباطؤ الزمن بفعل الجاذبية سريع
يؤدي تمدد الزمن الجذبي إلى اختلاف الأزمنة الخاصة لساعات على ارتفاعات مختلفة. يُنظر في مقياس تداخل كمومي مزود بساعات فوتونية تعتمد على أمشاط التردد، محفوظة في ذاكرتين كموميتين متباعدتين رأسياً، مما يجعل الحالة المشتركة تتطور في تراكب من زمنين خاصين. بعد استخراجها من الذاكرة، تتداخل الفوتونات في مخطط هونغ–أو–ماندل، الذي حُصل له على تعبيرات تحليلية لإحصاءات العد متعدد الفوتونات. عند الانتقال من أزواج الفوتونات المتشابكة إلى حالات متشابكة ترددياً مكونة من 2N فوتون، يتضاعف الطور المرتبط بالزمن الخاص N مرة، مما يسرّع انهيار وانبعاث إشارة التداخل. ومع مراعاة الكفاءة المحدودة وعمر الذاكرة، حُددت الأنماط التي تظل فيها التضمينات قابلة للملاحظة. بالنسبة للمعاملات المتوافقة مع ذاكرة الروبيديوم والسيزيوم الحالية، يحدث الانهيار الأول عند فرق ارتفاع يتراوح بين 10 و100 متر وزمن تخزين من أجزاء من الثانية إلى بضع ثوانٍ، بينما يسمح الدمج مع أيونات الأرضية النادرة والعناصر القلوية بخفض الارتفاع المطلوب إلى بضعة أمتار.
يتدفق الزمن ببطء أكثر عند سطح الأرض مقارنة بالسطح - هذا ما تنبأ به أينشتاين في نظرية النسبية. لملاحظة هذا الفرق الضئيل، يقترح الفيزيائيون استخدام زوج من الفوتونات المتشابكة، مترابطة كصوتين في دويتو. تُرسل الجسيمات إلى فخّين ضوئيين على ارتفاعين مختلفين، حيث تنتظر حتى يتباعد الزمن بالنسبة لهما. ثم تُطلق وتُخلط في جهاز هونغ-أو-ماندل. إذا كانت الفوتونات متزامنة، فإنها تلغي بعضها البعض، ويصمت الكاشف - مثل شوكتين رنانتين في انسجام تام. لكن الجاذبية تغيّر تردد (لون) الضوء، مما يخل بالتناغم. لتضخيم التأثير، لا نستخدم زوجاً واحداً، بل مجموعة من عدة جسيمات. عندها يصبح أدنى نشاز أكثر وضوحاً - الجوقة أوضح من المنفرد.
هذه الطريقة تقرّب اختبار فيزياء الكم في الزمكان المنحني إلى المختبر مباشرة.
🎯 خلال عام، يكون الفرق في سير الساعات بين الطابق السفلي والعلية أقل من جزء من مليار من الثانية - الطريقة الجديدة تجعله ملحوظاً خلال بضع ثوانٍ.
🎬 في فيلم «إنترستيلر»، يتباطأ الزمن قرب الثقب الأسود بشكل درامي؛ هنا - صدى متواضع لكنه حقيقي في المختبر.