كيف تعمل النظرية النسبية الخاصة لاينشتاين الحلقة السادسة (6)

[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة]قد يعتقد البعض ان التأخير الزمني هو ناتج عن تأخير في ساعة المراقب ناتج عن خلل ما ولكن ليس هذا ما تخبرنا به النظرية النسبية فظاهرة التأخير الزمني هي احد النتائج فرضيات النظرية النسبية وبالاخص ثبات سرعة الضوء في جميع محاور الاسناد مما جعل قياس الزمن نسبي وقياس الطول نسبي ايضا، وهذا امر مستغرب جدا علينا ان الفترة الزمنية المستغرقة لحدث ما تعتمد على محاور اسناد المراقب فاذا كان ثابت بالنسبة للحدث فانه سيقيس الزمن الاصلي اما الذي يتحرك في سيارة مسرعة جدا جدا فانه يقيس زمن اقل وكلا من المراقبين قياساته دقيقة وصحيحة في محاور اسناده.

هذا الامر لم يستسغه العلماء في ذلك الوقت ايضا ولكن التجارب العلمية التي لم يكن لها تفسير سوى النظرية النسبية جعل للنظرية النسبية اهمية كبيرة ومحط انظار العلماء وعامة الناس. وفي هذه الحلقة سوف نقوم بذكر احد التجارب التي تؤكد وجود التأخير الزمني.




v\:* {behavior:url(#default#VML);}

o\:* {behavior:url(#default#VML);}

w\:* {behavior:url(#default#VML);}

.shape {behavior:url(#default#VML);}










الإثبات العملي لظاهرة التأخير الزمني

التجربة التي سوف نتحدث عنها هي تجربة اجريت على جسيمات أولية تدعى الميونز muons وهي جسيمات اولية مثلها مثل الإلكترون والبروتون والنيوترون والكوارك وجسيمات بيتا. ولكن الميون هو جسيم غير مستقر (يتحول إلى الكترون بعد فترة زمنية محددة) يحمل شحنة تساوي شحنة الإلكترون وكتلته تعادل 207 كتلة الإلكترون. تنتج هذه الميونات في طبقات الغلاف الجوي العليا نتيجة لامتصاص الأشعة الكونية في طبقات الغلاف الجوي. هذه الميونات لها عمر يساوي 2 ميكروثانية حسب القياسات التي أجريت في المختبر ويعتبر هذا هو العمر الأصلي للميونات لان المراقب (نعتبره O’) الذي قاس عمر الميون في المختبر كان ثابتا بالنسبة له.



فإذا ما قمنا بعملية حسابية بسيطة لنقدر فيها كم المسافة التي سوف يقطعها الميون بعد تكونه في الطبقات العليا للغلاف الجوي مع العلم ان سرعة الميون قريبة من سرعة الضوء، ولإيجاد المسافة التي يقطعها الميون خلال فترة بقائه بضرب سرعته في الزمن نجد ان هذه المسافة تقدر بـ 450 متر.

وهذه المسافة قصير جدا بالنسبة لسمك الغلاف الجوي ولا يمكن بالتالي من أن تصل هذه الجسيمات إلى سطح الأرض. كما هو موضح في الشكل أدناه على اليمين حيث ان الميون يتلاشى قبل وصوله للأرض حسب قياساتنا المعتمدة على المعلومات التي وفرها لنا المراقب O’.



ولكن الأمر العجيب هو ان المراصد الأرضية رصدت وجود هذه الميونات على سطح الأرض. السؤال الآن كيف وصلت هذه الميونات إلى سطح الأرض وهذا يعني أنها قطعت مسافة 4800 متر اكبر بكثير من المسافة المتوقعة.

وهنا جاء دور النظرية النسبية في تفسير هذه النتيجة حي قان وصوف الميونات إلى سطح الأرض فان زمن بقائها يكون أطول بالنسبة للمراقب على الأرض باستخدام تحويلات لورنتز لإيجاد زمن بقاء الميون المتحرك بسرعة 0.99c نجد ان زمن بقائه يصل إلى 16 ميكروثانية وهذا زمن كافي لكي تصل الميونات إلى سطح الأرض.



نرى هنا ان عمر الميونات وهي ثابتة بالنسبة للمراقب 2 ميكروثانية ولكن عندما كانت متحركة بسرعة قريبة من سرعة الضوء بالنسبة للمراقب كان زمن بقائها 16 ميكروثانية.

كذلك تعتبر هذه التجربة أيضا دليلا على الانكماش الطولي فيمكن أن ننظر للأمر على إن الميون المتحرك بالنسبة للغلاف الجوي يجد أن سمكه منكمش ومقداره 450 متر في حين لو قام المراقب O’ بقياس سمك الغلاف الجوي لوجده يصل إلى 10,000 متراً.


تجارب أخرى أجيرت على الميونات في العام 1976 في مختبرات CERN بجنيفا وذلك بتعجيل ميونات منتجة في المختبر إلى سرعات تصل إلى 99% من سرعة الضوء وتم قياس عمر بقاء هذه الميونات قبل أن تتحول إلى الكترونات وكانت نتائج القياسات منطبقة تماماً مع معادلة التأخير الزمني.





في الحلقة القادمة بإذن الله سوف نتحدث عن نسبية اللحظة أو نسبية الآنية،