פיזיקאים משתמשים ב - Dysprosium כדי לאשר את טרנספורמצית לורנץ
13/08/2013

 מבוסס על:

קביעתו של איינשטיין בתורת היחסות, האומרת שאין דבר היכול לנוע במהירות גבוהה ממהירות האור, עמדה במבחנים רבים במאה השנים האחרונות. טרנספורמציית לורנץ  - שלמעשה פותחה לפני פיתוח תורת היחסות -  אומרת, ששני צופים הנעים במהירויות שונות ,(כלומר נמצאים במערכות יחוס שונות), ימדדו עבור אירועים זהים זמנים שונים ומיקומים שונים. המדידות השונות אינן ניכרות כאשר מדובר על מהירויות נמוכות של הצופים, אולם באות לידי ביטוי כאשר מערכות הייחוס נעות במהירויות הקרובות למהירות האור. דבר אחד נשאר קבוע עבור כל אחד מהצופים: מהירות האור. זהו גודל שאינו תלוי במערכת הייחוס בה הוא נמדד.

זוג חוקרים מאוניברסיטת ברקלי שבקליפורניה  - פרופסור דימיטרי בודקר  (Dmitry Budker), ד"ר מייקל הונסי (Michael Hohensee ) ותלמיד המחקר נתן ליפר   (Nathan Leefer) – ניסו לבדוק האם ישנם חלקיקים מסוימים שאינם מצייתים לכלל זה.

החוקרים ביצעו ניסוי, שבמסגרתו בדקו שני איזוטופים של היסוד דיספרוסיום. (דיספרוסיום הוא יסוד מתכתי הנדיר על פני כדור הארץ. מספרו האטומי 66, כלומר ישנם 66 פרוטונים בגרעין שלו. איזוטופים של יסוד מסוים נבדלים זה מזה במספר הניטרונים שבגרעין האטום של היסוד). הם מדדו את האנרגיה הנדרשת על מנת לשנות את מהירות האלקטרונים כאשר הם עוברים בין רמות אנרגיה באטום, בעוד כדור הארץ מסתובב במשך 12 שעות. אנרגיה זו תלויה במהירות האור. כאשר הם מדדו את הפרשי האנרגיות בהבדל של 12 שעות, הם למעשה ערכו מדידות בשתי מערכות יחוס שונות: בתחילה פני כדור הארץ היוו מערכת יחוס שמסתובבת לכיוון אחד, וכעבור 12 שעות פני כדור הארץ היוו מערכת יחוס שמסתובבת לכיוון השני. אם טרנספורמציית לורנץ לא נכונה, הרי שהפרשי האנרגיות היו אמורים להיות שונים בשתי המדידות (ואז נובע שמהירות האור שונה בשתי המדידות). אבל, החוקרים מצאו שמהירותם המקסימלית של האלקטרונים זהה בכל מערכת יחוס, ושווה למהירות האור (300,000 ק"מ בשנייה), עד כדי דיוק של 17 ננומטר לשנייה (מספר הנמוך בהרבה מהיחס בין מהירות סיבוב כדור הארץ למהירות האור). המדידות הללו הן חדשניות, ומדויקות פי עשרה מהמדידות שנעשו עד כה. בתחום דיוק זה, היו תיאורטיקנים שחזו שתורת היחסות לא תהיה ישימה, אך ניסוי זה הראה שלא כך הדבר.