مترجم: فرید احسانلو
منبع:راسخون



 

جند سال قبل، ضمن گزارش اندازه‌گیری مستقیم بسامد نورهای مرئی، یك گروه از اداره استاندارد ملی ایالات متحده اعلام كرد كه سرعت نور را اندازه گرفته و مقدار آن را 3ر0± 6ر299792458 تعیین كرده است. دقت این اندازه‌گیری توجه فیزیك‌دان‌ها را كه در تعریف متر دچار اشكال بودند جلب كرد. خطای اعلام شده چند مرتبه كوچكتر از عدم قطعیت متری بود كه توسط استاندارد كریپتون تعریف شده بود. اندازه‌گیری طول موج این لیزر در كانادا، انگلستان و آمریكا تكرار شد و برای تعیین سرعت خیلی دقیق نور گروه آمریكایی میانگین مؤثر این اندازه‌گیری‌ها را حساب كرده با ضرب آن در بسامد سرعت نور را به دست آورده است. پیش از این فیزیك‌دان‌ها قادر نبودند طول موج نور را با دقتی نزدیك به آنچه در حال حاضر بسامد را با آن اندازه‌گیری می‌كنیم، اندازه بگیرند، روش سنتی بدین ترتیب بود: نوری را كه می‌خواستند طول موجش را اندازه بگیرند، همراه با نوری از یك منبع معیار به تداخل سنج می‌تاباندند. هر كدام از این نورها برای خودشان فریزهایی تولید می‌كردند، فیزیك‌دان‌ها می‌توانستند با تغییر دادن فشار هوای داخل تداخل سنج شاخص شكست و در نتیجه طول نوری تداخل سنج را عوض كنند. آن‌گاه با رسم نور گسیل یافته بر حسب فشار هوا، مكان فریزهای منبع ناشناخته را نسبت به منبع استاندارد بیابند و طول موج نور منبع مجهول را محاسبه كنند.
پیدایش لیزر راه خیلی دقیقی برای محاسبه فاصله بین فریزهای تداخلی به دست داد. برای اندازه‌گیری طول موج لیزر متان پایدار شده μm 39ر3 ی، تیم NBS چنین روشی را به كار گرفت. آن‌ها علاوه بر نوری كه از منبع استاندارد كریپتون به دست می‌آمد و لیزر هلیوم نئون پایدار شده متان، پرتو پایدار نشده μm 39ر3 ی لیزر هلیوم نئون را نیز به تداخل سنج تاباندند و، به كمك مكانیسم كنترل فرمانیار، طول نوری تداخل سنج را تحت نظر گرفتند. به این ترتیب، هر تغییری در طول نوری تداخل سنج سبب تغییری در بسامد لیزر می‌شود. آزمایش كننده‌ها می‌توانند با این روش طول نوری بین مكان فریزهای نور استاندارد و مكان فریزهای لیزر پایدار شده متان را، با مشاهده بسامد زنش بین لیزرهای پایدار شده و پایدار نشده در هر مكانی، اندازه بگیرند. دقت این اندازه‌گیری حدود 8 در 109 بود. علی رغم دلایل محكم هنوز هم ممكن است تعریف متر به عنوان كسری از ثانیه عجیب به نظر آید، ولی از آنجا كه تصمیم CGPM جنبه قانونی دارد، اندازه‌گیری معمولی ما هم بر اساس ثانیه خواهد بود. منتهی باید توجه داشت كه در مورد اندازه گیری‌هایی كه دقت آن‌ها از 4 در 109 كمتر است، استاندارد جدید از استاندارد قدیم قابل تشخیص نیست و در زندگی روزمره هیچ كس نمی‌تواند با چنین دقتی اندازه‌گیری كند. بسیاری از فیزیك‌دان‌ها فكر می‌كنند كه ممكن است سرعت نور در طول عمر جهان عوض شود. بعضی افراد عادی هنوز هم نمی‌توانند غیر وابسته بودن سرعت نور به حركت ناظر، و ثابت بودن آن را بپذیرند. آیا مفهوم استاندارد جدید این است كه ما حالا می‌توانیم چنین تغییری را ببینیم؟ در اصل، اگر از دیدگاه مناسبی به آزمایش‌هایی كه فیزیك‌دان‌ها در دهه اخیر انجام داده‌اند نگاه كنیم، می‌توانیم ببینیم كه آن‌ها فرضیه اینشتین را كه سرعت نور ثابت است تحقیق كرده‌اند و نشان داده‌اند كه این فرض، در حدود دقتی كه امروزه در آزمایش‌ها داریم، صحیح است. باید توجه داشت كه این آزمایش‌ها در زمان‌های مختلف و مكان‌های مختلف در روی سطح زمین و در نقاط مختلف مدار زمین به دور خورشید انجام گرفته‌اند. با وجود این هنوز هم ممكن است سرعت نور در یك مقیاس زمانی كیهانی تغییر بكند، مثلاً، ممكن است طی یك میلیون سال آینده فیزیك‌دان‌ها تدریجاً متوجه اختلاف بین طول موج‌هایی كه برای طیف یك عنصر اندازه می‌گیرند با آنچه ما برای آن عنصر اندازه گرفته‌ایم بشوند و دریابند كه سرعت نور تغییر كرده است. اگر چنین اتفاقی افتاد جانشینان CGPM باید تعریف مجدد متر را مورد بررسی قرار دهند.