Νέο πετυχημένο «crash test» για τη σχετικότητα του χρόνου

Τα πιο ακριβή ρολόγια στον κόσμο επιστρατεύτηκαν για να ελέγξουν μία βασική πρόβλεψη των θεωριών του Άλμπερτ Αϊνστάιν, δηλαδή το γεγονός ότι ο χρόνος δεν είναι απόλυτος. 

Αν και η σχετικότητα του χρόνου έχει επιβεβαιωθεί από αρκετά πειράματα στο παρελθόν, οι επιστήμονες συνεχίζουν να αναζητούν τυχόν παραβίασή της, χρησιμοποιώντας κάθε φορά ολοένα πιο εξελιγμένα μετρητικά όργανα. 

Κι αυτό, σε αυτή την περίπτωση, θα άνοιγε ο δρόμος για να διατυπωθεί μία νέα θεωρία, η οποία θα «συμφιλίωνε» τις ιδέες του Αϊνστάιν με την κβαντική φυσική.

Σύμφωνα με την Ειδική Σχετικότητα, οι νόμοι της φυσικής παραμένουν ίδιοι για δύο παρατηρητές που κινούνται με σταθερή ταχύτητα ο ένας ως προς τον άλλο. 

Κατά συνέπεια, κάθε ένας θα βλέπει το ρολόι του άλλου να «τρέχει» με μικρότερο ρυθμό, ένα φαινόμενο που είναι γνωστό ως διαστολή του χρόνου.

Η Γενική Σχετικότητα επεκτείνει αυτό το φαινόμενο, συμπεριλαμβάνοντας όχι μόνο τη σχετική κίνηση, αλλά και τις τυχόν διαφορές στις βαρυτικές δυνάμεις που δέχεται κάθε παρατηρητής. 

Κάτι που έχει επιβεβαιωθεί από τα ατομικά ρολόγια που βρίσκονται στους δορυφόρους GPS, σε τροχιά γύρω από τη Γη, τα οποία «τρέχουν» πιο γρήγορα καθώς στις θέσεις τους το βαρυτικό πεδίο είναι ασθενέστερο.

Με δεδομένο όμως ότι οποιαδήποτε απόκλιση από τη διαστολή του χρόνου θα είναι απειροελάχιστη, ενδεχομένως θα χρειάζονταν ακόμη πιο ακριβή ρολόγια για να την εντοπίσουν.

Έτσι, αντί για ατομικά ρολόγια με Καίσιο-133, αυτή τη φορά Γάλλοι επιστήμονες από το Αστεροσκοπείο του Παρισιού χρησιμοποίησαν ρολόγια με στρόντιο, τα οποία έχουν τριπλάσια ακρίβεια, «χάνοντας» μόλις 1 δευτερόλεπτο σε 15 δισ. χρόνια. 

Δύο συνδέσεις οπτικών ινών, μία ανάμεσα στο Λονδίνο και το Παρίσι, και μία ανάμεσα στο Παρίσι και τη γερμανική πόλη Μπράουνσβαϊκ, χρησιμοποιήθηκαν για να συγκριθούν οι συσκευές σε αυτές τις τοποθεσίες.

Λόγω της διαφορετικής θέσης τους, τα δύο ρολόγια κινούνται με διαφορετικές ταχύτητες και επομένως θα έπρεπε να παρατηρηθεί απόκλιση στις ενδείξεις τους. Για παράδειγμα, το ρολόι που βρίσκεται πιο κοντά στον ισημερινό θα πρέπει να «τρέχει» πιο αργά από κάποιο άλλο στον Βόρειο Πόλο.

Με βάση τις εξισώσεις της σχετικότητας, τα ρολόγια στο Παρίσι και το Λονδίνο θα έπρεπε να έχουν απόκλιση 5 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.

Για να κάνουν τη σύγκριση, οι επιστήμονες συγχρόνισαν λέιζερ στη συχνότητα ραδιενεργών διασπάσεων του στροντίου σε κάθε ένα ρολόι. 

Στη συνέχεια, μετέδωσαν τις δέσμες μέσω των οπτικών ινών, ώστε από την υπέρθεσή τους να διαπιστώσουν κατά πόσο θα προέκυπτε κάποια διαφορά στη συχνότητα. Κάτι που θα δήλωνε πως τα δύο ρολόγια «τρέχουν» με διαφορετικό ρυθμό.

Με τις μετρήσεις, η ομάδα υπολόγισε μία παράμετρο που ονομάζεται άλφα και η οποία θα έπρεπε να είναι μηδέν αν ισχύει η διαστολή του χρόνου. 

Τα αποτελέσματα έδειξαν πως η συγκεκριμένη παράμετρος είναι μικρότερη από 0,00000001. 

Ένα αποτέλεσμα βελτιωμένο κατά δύο τάξεις μεγέθους από αυτό των πειραμάτων με ρολόγια Καισίου, το οποίο επιβεβαιώνει την πρόβλεψη του Αινστάιν, ακόμη και με τις πιο ακριβείς μετρητικές διατάξεις.