Ο Αϊνστάιν επιβεβαιώνεται: Ατομικά ρολόγια μετρούν τη διαστολή του χρόνου στη μικρότερη μέχρι σήμερα κλίμακα

Ο χρόνος κυλά όλο και πιο γρήγορα όταν κανείς απομακρύνεται από το κέντρο της Γης και το αντίστροφο, προβλέπει η Γενική Σχετικότητα του Αϊνστάν.

Αυτό συμβαίνει ακόμα και όταν ένα αντικείμενο ανυψωθεί κατά μόλις ένα χιλιοστό, δείχνει τώρα ένα πείραμα υψηλής ακρίβειας στις ΗΠΑ.

Η μελέτη που δημοσιεύεται στο Nature από ερευνητές του Εθνικού Ινστιτούτου Προτύπων και Τεχνολογίας (NIST) των ΗΠΑ και του Πανεπιστημίου του Κολοράντο δείχνει ότι δύο μικροσκοπικά ατομικά ρολόγια «οπτικού πλέγματος», με υψομετρική απόσταση μόλις ενός χιλιοστού μεταξύ, χτυπούν με διαφορετική ταχύτητα.

Μέχρι πριν από λίγα χρόνια, τα τεστ της σχετικότητας απαιτούσαν τα ρολόγια ακριβείας να χωρίζονται από αποστάσεις χιλιάδων χιλιομέτρων (π.χ. ένα ρολόι στη Γη και ένα σε δορυφόρο), κάτι που πλέον είναι περιττό.

Η θεωρία της Γενικής Σχετικότητας που δημοσίευσε ο Αϊνστάιν το 1915 ερμηνεύει τη βαρύτητα ως αποτέλεσμα της παραμόρφωσης του χωροχρόνου και προβλέπει ότι ο χρόνος είναι σχετικός όπως και ο χώρος.

Οι ερευνητές χρησιμοποίησαν άτομα στροντίου που διακρίνονται εδώ ως μπλε κουκίδα στο κέντρο του οργάνου (Shimon Kolkowitz)

Σύμφωνα με τη θεωρία, δύο ατομικά ρολόγια σε ελαφρώς διαφορετικά υψόμετρα σε ένα βαρυτικό πεδίο χτυπούν με διαφορετικό ρυθμό. Ένα ρολόι χτυπάει πιο αργά σε χαμηλότερο ύψος, κάτι που επιβεβαιώθηκε και με το νέο πείραμα (το οποίο χρηματοδοτήθηκε μεταξύ άλλων από τις ένοπλες δυνάμεις των ΗΠΑ).

«Τα ρολόγια οπτικού πλέγματος είναι ήδη τα καλύτερα στον κόσμο και τώρα πετύχαμε ένα επίπεδο απόδοσης τους που κανένας δεν είχε δει έως τώρα» δήλωσε ο καθηγητής φυσικής Σίμον Κόλκοβιτς.

Τα ατομικά ρολόγια είναι τόσο ακριβή επειδή εκμεταλλεύονται μια θεμελιώδη ιδιότητα των ατόμων: όταν ένα ηλεκτρόνιο αλλάζει ενεργειακό επίπεδο, απορροφά ή εκπέμπει φως με μια συχνότητα που είναι η ίδια για όλα τα άτομα ενός συγκεκριμένου χημικού στοιχείου.

Τα ρολόγια ατομικού πλέγματος μετρούν το χρόνο χρησιμοποιώντας ένα λέιζερ συντονισμένο ακριβώς σε αυτή τη συχνότητα.

Το νέο πείραμα έγινε με ατομικά ρολόγια που χρησιμοποιούν νέφη παγιδευμένων ατόμων στροντίου σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες και στα οποία είναι δυνατό να μετρηθεί φασματοσκοπικά η βαρυτική διαστολή του χρόνου.

Πειράματα αυτού του είδους, λένε οι ερευνητές, θα μπορούσαν να ανοίξουν το δρόμο για το πάντρεμα της σχετικότητας με την κβαντομηχανική, δύο θεωρίες που παραμένουν ασύμβατες μέχρι σήμερα.

Πηγή: ΑΠΕ-ΜΠΕ