الجاذبية تُغيّر إشعاع الذرة سريع
الذرة التي يثيرها الضوء تعيد الطاقة بعد لحظة، فتبعث فوتونًا. تشبه هذه العملية عدّاءً متعبًا يتخلص من حمولة. لكن إذا كان العدّاء يقف على منحدر جبلي، يصعب عليه الانطلاق. الجاذبية تؤثر على الذرة بطريقة مشابهة: فبالقرب من جسم ضخم، يمر الزمن أبطأ، وتُصدر الذرة إشعاعًا مختلفًا.
بنى الفيزيائيون نموذجًا تتفاعل فيه الذرة مع مجال يملأ الفضاء، وأخذوا في الحسبان مجال جاذبية ضعيف. أظهرت الحسابات أن معدل الإشعاع يتغير اعتمادًا على مكان الذرة واتجاه عزمها الثنائي القطب (dipole) — وهو بمثابة "هوائي" الذرة. إذا كانت الذرة أقرب إلى مصدر الجاذبية، فقد يتسارع إشعاعها أو يتباطأ. كل ذلك يعتمد على تردد الضوء المنبعث.
هذه النتيجة مهمة للتجارب المستقبلية مع الأنظمة الكمومية في مجال الجاذبية. على سبيل المثال، الساعات الذرية الدقيقة على ارتفاعات مختلفة تدق بالفعل بشكل مختلف. الآن يمكن التنبؤ بكيفية تأثير الجاذبية على إشعاع ذرة واحدة — وهي لبنة أساسية لتقنيات الكم.
الفرق في مرور الزمن بين قمة ناطحة سحاب وقبوها صغير جدًا لدرجة أنه لا يمكن قياسه إلا بساعات ذرية فائقة الدقة. الجاذبية تبطئ الزمن فعلًا، وهذا يؤثر على إشعاع الذرات.
في رواية «إنترستيلار»، يواجه الأبطال تباطؤًا هائلًا في الزمن بالقرب من ثقب أسود. هذه المقالة تُظهر أنه حتى الجاذبية الضعيفة تُدخل تصحيحات قابلة للقياس في العمليات الكمومية.