🌈 Эксперимент Паунда и Ребки. Гравитация замедляет время?

Эйнштейн предсказал три главных эффекта общей теории относительности. С двумя всё было более-менее ясно: отклонение света Солнцем измерили ещё в 1919-м, а со странным движением Меркурия астрономы мучились полвека. А вот третье предсказание - гравитационное красное смещение (то есть замедление времени в поле тяготения) - никак не удавалось поймать.

Эффект слишком мал: для Земли он составляет всего 10^-15, то есть одну миллионную от миллиардной доли. Казалось, что в лаборатории это измерить невозможно.

Но в 1959 году Роберт Паунд и его аспирант Глен Ребка из Гарварда решили рискнуть.

Они взяли башню высотой 22,5 метра, источник гамма-квантов (ядра железа-57) и только что открытый эффект Мёссбауэра, который позволял излучать фотоны без отдачи.

Идея простая: пустить фотон сверху вниз и посмотреть, изменится ли его частота из-за гравитации.

Если время внизу течёт медленнее, частота должна чуть-чуть сдвинуться. Проблема: ожидаемый сдвиг — 2,46·10^-15, а точность приборов в тысячи раз хуже.

Тогда физики пошли на хитрость: они заставили источник вибрировать с известной скоростью, создавая искусственный доплеровский сдвиг, и смотрели, как гравитация добавляется к нему.

После учёта тепловых эффектов результат совпал с теорией с точностью 10%.

А через несколько лет Паунд со Снайдером довели точность до 1%.
Каждый раз, когда мы включаем навигатор в телефоне, он использует поправки на гравитационное замедление времени.

Спутники GPS летают на высоте 20 000 км, где время течёт быстрее примерно на 45 микросекунд в сутки.

💥 Если бы инженеры не учли это, ошибка в определении координат нарастала бы со скоростью 10 км в день!

Эксперимент Паунда и Ребки - основа современной навигации)

👌 Сигнал из шума, который был в тысячи раз сильнее здесь