Gli scienziati sono riusciti a osservare la teoria della relatività generale di Einstein sulla scala più piccola mai provata, dimostrando che i due orologi ticchettavano leggermente quando erano separati solo di una frazione di millimetro.
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Secondo Jun Ye dell’Università di Boulder in Colorado, è “di gran lunga” l’orologio più preciso mai sviluppato. E potrebbe aprire la strada a nuove scoperte nella meccanica quantistica, che governa il mondo subatomico.
Il ricercatore e i suoi colleghi hanno pubblicato i loro risultati mercoledì sulla prestigiosa rivista Nature, descrivendo i progressi tecnici che hanno permesso loro di creare un oggetto 50 volte più accurato del loro precedente orologio, che ha già battuto il record di precisione nel 2010.
La teoria della relatività generale di Einstein, secondo la quale il campo gravitazionale di un oggetto molto grande distorce lo spaziotempo, risale al 1915. Secondo questa teoria, il tempo rallenta man mano che ci si avvicina a una massa importante.
Ma ciò fu verificato molto tempo dopo grazie all’invenzione degli orologi atomici, che misurano il tempo rilevando il passaggio degli atomi a uno stato energetico superiore, quando esposti a una certa frequenza.
Nel 1976, uno degli esperimenti prevedeva l’invio di un orologio nello spazio, che risultava essere 1 secondo più veloce ogni 73 anni rispetto alla sua controparte sulla Terra.
Da allora, gli orologi sono diventati più accurati e quindi più bravi a rilevare gli effetti della relatività.
Dieci anni fa, la squadra di Jun Ye ha battuto un record notando la differenza di fuso orario quando il loro orologio è stato alzato di 33 cm.
La svolta di Jun Ye è stata lavorare con i cosiddetti orologi a “griglia ottica”, utilizzando i laser per intrappolare gli atomi in determinati modi. Questa tecnica impedisce loro di cadere a causa della gravità o del movimento che potrebbe causare una perdita di precisione.
All’interno del nuovo orologio ci sono 100.000 atomi di stronzio, racchiusi in più strati, con un’altezza totale di un millimetro.
L’orologio è così preciso che quando questo gruppo è stato diviso in due metà, gli scienziati sono stati in grado di rilevare le differenze di tempo tra la metà superiore e quella inferiore.
A questo livello di sensibilità, gli orologi fungono da sensori.
“Il tempo e il luogo sono collegati”, ha detto Jun Ye all’AFP. “E con una misurazione del tempo così accurata, puoi vedere come lo spazio cambia in tempo reale: la Terra è un corpo vivo e dinamico”.
Tali orologi possono, ad esempio, consentire, nelle regioni vulcaniche, di distinguere le rocce dure del sottosuolo dalla lava, e quindi aiutare a prevedere le eruzioni vulcaniche.
Oppure studia come il riscaldamento globale sta causando lo scioglimento dei ghiacciai e l’innalzamento del livello del mare.
Ma ciò che eccita di più Jun Yi è il ruolo che questi orologi possono svolgere nella fisica.
L’orologio di oggi può rilevare una differenza di tempo di oltre 200 micrometri, ma abbassare quel numero a 20 potrebbe esplorare il mondo quantistico e aiutare a colmare alcune lacune teoriche.
Se la relatività spiega magnificamente come si comportano oggetti grandi come pianeti o galassie, è incompatibile con la meccanica quantistica, che si occupa di cose molto piccole.
L’intersezione dei due campi potrebbe consentire di compiere un ulteriore passo verso una “teoria del tutto” in grado di spiegare tutti i fenomeni fisici dell’universo.
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