ساعتان ذريتان إلى محطة الفضاء الدولية الاثنين لاختبار نظرية النسبية

 

تطلق وكالة الفضاء الأوروبية الاثنين مجموعة تضم ساعتين ذريتين إلى محطة الفضاء الدولية بهدف قياس الوقت بدقة عالية جدا واختبار نظرية النسبية.

وفي مؤتمر صحافي قبل انطلاق المهمة المسؤول البريطاني عن مشروع “إيسز” ءأإس في وكالة الفضاء الأوروبية سيمون وينبرغ، إنّ الوقت ضروري لعمل أجهزة الكمبيوتر وأنظمة تحديد المواقع عبر الأقمار الاصطناعية، وهو موجود في “مختلف معادلات الفيزياء”.

ومن المعروف منذ عام 1915 ونظرية النسبية العامة لألبرت أينشتاين أن الزمن ليس هو نفسه في كل مكان، فهو يُبطئ على مقربة من جسم ضخم، إلى درجة التوقف عند حافة ثقب أسود.

وعلى كوكب الأرض، يمر الوقت بشكل أسرع عند قمة برج إيفل منه عند قاعدته، ولكن “أثر أينشتاين” هذا ضئيل جدا. غير إنه يصبح ملحوظا عند الابتعاد أكثر في الفضاء.

على ارتفاع 20 ألف كيلومتر، تتقدم الساعات الذرية لأنظمة تحديد المواقع عبر الأقمار الاصطناعية، بأربعين ميكروثانية كل يوم مقارنة بتلك الموجودة على كوكب الأرض.

ويهدف هذا المشروع إلى تحسين قياس هذا “التحول الجاذبي” بِقَدر منزلتين عشريتين، للوصول إلى دقة تصل إلى “واحد على المليون”، بفضل الساعتين الذريتين لنظام “إيسز” ءأإس.

ويتولى صاروخ “فالكون 9” تابع لشركة “سبايس إكس” ينطلق الاثنين عند الساعة 08,15 بتوقيت جرينتش من قاعدة كاب كانافيرال الأميركية، نقل نظام “إيسز” المكون من ساعتين ذريتين إلى محطة الفضاء الدولية المتموضعة على ارتفاع 400 كيلومتر، حيث ستضعه ذراع آلية خارج المحطة على وحدة كولومبوس. وسيبقى هناك لـ30 شهرا لجمع البيانات من الساعتين.

وتشكّل الساعة الأولى “فاراو” التي صمّمها المركز الوطني الفرنسي للدراسات الفضائية (أخإس)، أنبوبا مفرغا من الهواء، يتم فيه تبريد ذرات السيزيوم بالليزر إلى درجة حرارة قريبة من الصفر المطلق (-273 درجة مئوية).

وعند تجميدها بفعل البرد وفي ظل انعدام الوزن، ستحتسب اهتزازاتها عند تردد معين بدقة أكبر من تلك الموجودة على الأرض.

منذ عام 1967، تُعادل الثانية رسميا 9,192,631,770 فترة من الموجة الكهرومغناطيسية المنبعثة من ذرة السيزيوم 133 التي تغير حالة الطاقة.

وأوضح فيليب لوران، رئيس أنشطة في مرصد باريس، أن “فاراو” سيعمل بمثابة “شوكة ضبط” تعيد وضع تعريف الثانية.
وستساعده ساعة ذرية، وهي عبارة عن جهاز مازر عاملة بالهيدروجين تم ابتكارها في سويسرا، على المحافظة على استقراره.

وفي النهاية، لن تنحرف إلا بقدر ثانية واحدة فحسب كل 300 مليون سنة. وقد استغرق هذا الإنجاز التكنولوجي أكثر من 30 سنة من العمل، تخللته تأخيرات وصعوبات كثيرا.

ومنذ ذلك الحين ظهرت على الأرض الساعات الضوئية التي تستخدم ترددات أعلى وأكثر دقة بمائة مرة.

وفي حين أن هذا الجيل الجديد “سيتجاوز الساعات الذرية في المستقبل”، إلا أنه يظل تكنولوجيا “حديثة نسبيا” و”لم يتم وضع أي منها في المدار”، بحسب وينبرغ الذي اعتبر أنّ نظام “إيسز” “فريد من نوعها”.

وسيتم نقل إشارته إلى الأرض عبر موجات دقيقة. وعلى الأرض، ستقوم تسعة محطات (في أوروبا، وبريطانيا، واليابان، والولايات المتحدة) بمقارنته بالوقت الذي تقيسه ساعاته الخاصة.

وقال لوران إن “الاختلافات ستخضع للتحليل لتحديد ما إذا كانت النتيجة متسقة مع توقعات نظرية النسبية”.

وإذا لم تكن الحال كذلك، “ستُفتح نافذة جديدة في عالم الفيزياء”. من الذي سيتعين عليه إجراء التعديلات اللازمة لجعل معادلات أينشتاين تتطابق مع الملاحظات.

وربما يكون ذلك تقدما في السعي إلى ما يطمح إليه الفيزيائيون، وهو التوفيق بين النسبية العامة التي تفسر كيفية عمل الكون، والفيزياء الكمومية التي تحكم اللامتناهي في الصغر، وهما نظريتان تعملان بشكل جيد جدا، لكنها غير متوافقتين حتى الآن.