آزمایش میون ها

در طی سالها تلاشهای بسیاری برای مشاهده انبساط زمان انجام شده است.به عنوان مثال یکی از ایده ها جاسازی یک ساعت اتمی در هواپیمایی پر سرعت و نگه داشتن آن در آسمان به مدت کافی بود ، تا هنگامی که هواپیما به زمین مراجعت کرد و ساعت هواپیما با ساعت ساکن روی زمین مقایسه شد،اثر انبساط زمان دیده شود.(این آزمایش در ایستگاه فضایی انجام شده است.) اما نتیجه جالب توجه در مدت زمان طولانی بدست می آید.هنگامیکه بتوان پارادوکس دوقلو ها را اجرا کرد.

بهترین و دقیق ترین مشاهده اتساع زمان،آزمایشی به نام آزمایش میون ها است که اثر کند شدن زمان را به خوبی نشان می دهد.در این آزمایش شار میون ها در ارتفاعات مختلف از جو زمین اندازه گیری و با مقدار بدست آمده از محاسبات کلاسیکی مقایسه می شود.میون یک لپتون است که از واپاشی پیون ها در ارتفاعات گوناگون در جو زمین تولید می شود. نیم عمر سکون میون،۰.۰۰۰۰۰۱۵۶ ثانیه است. به دلیل این نیم عمر کوتاه،با وجود سرعت بسیار زیادی که دارند (۰.۹۸ سرعت نور) تعداد قابل توجهی از آنها در راه رسیدن به سطح وا می پاشند.مقایسه میان مقدار اندازه گیری شده شار میون ها با محاسبات نسبیتی و کلاسیکی شار در سطح، تایید محکمی بر اثر انبساط زمان است. زمان غیر نسبیتی شار میون هایی که از فاصله ۱۰ کیلومتری در جو بالایی زمین با سرعت ۰.۹۸ C به سطح می رسند از دید ناظر ساکن روی سطح چنین است: ۳۴×۱۰ ^ -۶ t = L / V

تعداد میون های بازمانده برابر ۰.۲۷×۱۰ ^ -۶ می باشد که فقط حدود ۰.۳در میان یک میلیون میون است.

تعداد نسبیتی باز مانده ها را به دو روش متفاوت میتوان حساب کرد:

۱.می توان گفت برای میون هایی که با سرعت نور حرکت می کنند پدیده اتساع زمان اتفاق می افتد.(نسبت به ناظر ساکن زمان برای میون ها کند می شود.) بنابر این نیم عمر ساکن آنها با ضریب ۷.۸×۱۰ ^-۶ افزایش می یابد. پس با توجه به این مطلب، تعداد میون های بازمانده حدود۴۹۰۰ میون در میان یک میلیون میون بدست خواهد آمد. مقدار بدست آمده کاملا با مشاهدات مطابقت دارد.

۲.می توان گفت برای میون هایی که با سرعت های نسبیتی حرکت می کنند پدیده انقباض طول رخ داده است.به این ترتیب باید مسافت کوتاهتری را طی کنند ودر زمان کمتری به سطح زمین می سند.از رابطه انقباض طول در نسبیت خاص ، طول L که پیش روی میون ها است ،۰.۲×۱۰ ^ ۴ بدست می آید.بنابر این ۴۹۰۰ میون در هر یک ملیون میون به سطح زمین می رسند.

نحوه تعبیر این مطلب بدین گونه است : میون هایی که با سرعت های نسبیتی حرکت می کنند،ساعت مخصوص به خود را دارند و این ساعت نسبت به ساعت ساکن روی زمین کندتر می گذرد. بنابر این از دید ناظر ساکن نیم عمر میون ها افزایش یافته است.پس فرصت کافی برای رسیدن به سطح زمین را دارند.

همین مطلب در مورد مسافر فضاپیما که با سرعت نزدیک به نور حرکت می کند نیز صادق است. وقتی این مسافر به زمین برگردد چندین سال بر روی زمین سپری شده است. درحالیکه از دید او، سفرش تنها دقایقی طول کشیده است. به عبارت دیگر هر کدام از اندام های بدن زمان نسبیتی را اندازه می گیرند. درست مانند میون که نیم عمر نسبیتی را برای خود اندازه می گیرد.در صورتیکه تکنولوژی آن قدر پیشرفت کند که بتوان فضاپیماهایی با بیش از ۱۰ درصد سرعت نور تولید کرد، می توان اثر های نسبیتی را به خوبی بر سرنشینان فضاپیما مشاهده کرد.

به هر حال، کند شدن زمان واقعیتی پیش روی ماست.شاید روزی افسار آن در اختیار انسان باشد.

منبع :آسمان پارس