Φτιάχτηκε ατομικό ρολόι που χάνει ένα δευτερόλεπτο σε 3.7 δισεκατομμύρια χρόνια

Η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν τελικά κατέβηκε στις ανθρώπινες διαστάσεις: έτσι αποδείχτηκε πανηγυρικά πως όσο υψηλότερα ζεις, τόσο πιο γρήγορα γερνάς.


Ο Άλμπερτ Αϊνστάιν πρότεινε στη θεωρία του ότι τα ρολόγια τρέχουν πιο γρήγορα όσο πιο μακριά από το έδαφος είναι


Ερευνητές έδειξαν ότι μία από τις συνέπειες της θεωρίας της σχετικότητας του Αϊνστάιν – ότι όσο πιο μακριά από τη Γη είσαι, τόσο πιο γρήγορα περνάει ο χρόνος λειτουργεί ακόμα και σε ανθρώπινη κλίμακα.

Αυτό σημαίνει ότι – έστω και αν οι διαφορές είναι μικρές – πραγματικά θα γεράσετε γρηγορότερα αν ζείτε στον τελευταίο όροφο ενός ουρανοξύστη από ό,τι σε ένα μπανγκαλόου.

Η ανακάλυψη, που έγινε από επιστήμονες στις ΗΠΑ, επιβεβαιώνει μια θεωρία που προτάθηκε αρχικά από τον Αϊνστάιν – ότι τα ρολόγια τρέχουν πιο γρήγορα όσο πιο μακριά βρίσκονται από το έδαφος.

Αν και η ιδέα είχε γίνει αποδεκτή εδώ και πολλά χρόνια, τώρα αυτή η μικροσκοπική διαφορά μπορεί να μετρηθεί για πρώτη φορά με εκπληκτική ακρίβεια.
Έτσι, χρησιμοποιώντας ένα ζευγάρι από τα πιο ακριβείας ρολόγια στον κόσμο, φυσικοί στο Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας στο Κολοράντο, ανακάλυψαν ότι αν απλά ζείτε στους πάνω ορόφους, αυτό θα σας κάνει να γερνάτε γρηγορότερα.

Ένα δε από αυτά τα ρολόγια μεταφέρθηκε μόνο 30 πόντους υψηλότερα από το άλλο, οπότε τότε έτρεξε λίγο πιο γρήγορα – αν και σε ένα μικρό κλάσμα του δευτερολέπτου.

Σκεφτείτε λοιπόν ότι μερικά βήματα προς τα πάνω θα σας γεράσει 90 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου στο προσδόκιμο της ζωής σας, κάπου 79 χρόνια.

Κι αν κινηθείτε περίπου 10 μέτρα προς τα πάνω θα γεράσετε ταχύτερα κατά 900 δισεκατομμυριοστά του δευτερολέπτου.

Και αν τέλος ήταν να περάσετε τη ζωή σας στην κορυφή του Empire State Building με τους 102 ορόφους και τα 380 μέτρα, θα χάνατε 104 εκατομμυριοστά του δευτερολέπτου από τη ζωή σας, δήλωσε ένας από τους ερευνητές, James Chin-Wen Chou.

Τα πειράματα χρησιμοποιούν ατομικά ρολόγια με «κβαντική λογική», που μπορούν να χάσουν μόνο ένα δευτερόλεπτο σε 3,7 δισεκατομμύρια χρόνια, δηλαδή όσο περίπου υπάρχει η ζωή η Γη.

Τα ρολόγια κβαντικής λογικής βασίζονται σε ανεπαίσθητες δονήσεις ενός ιόντος αλουμινίου που είναι παγιδευμένο σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Οι δονήσεις έχουν την ίδια γκάμα συχνοτήτων με το υπεριώδες φως (1.120.000 δισεκατομμύρια Hertz), συνεπώς μπορούν να ανιχνευτούν από λέιζερ, για αυτό τα συγκεκριμένα ατομικά ρολόγια στην ουσία είναι οπτικά.

Αποδεικνύουν λοιπόν την θεωρία ότι τα ρολόγια που είναι σε μεγάλα υψόμετρα τρέχουν γρηγορότερα, επειδή υπόκεινται σε μικρότερη δύναμης της βαρύτητας.

Ένας εκπρόσωπος NIST παραδέχθηκε ότι το φαινόμενο, που ονομάζεται «βαρυτική διαστολή του χρόνου», δεν έχει αντίκτυπο στη ζωή των ανθρώπων.

"Η διαφορά είναι πάρα πολύ μικρή για να την αντιλαμβάνονται οι άνθρωποι, αλλά μπορούν να μας δώσει πρακτικές εφαρμογές στη γεωφυσική και σε άλλους τομείς”, τόνισε.

Οι υπολογισμοί της ομάδας θα χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση της τεχνολογίας που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της Γης και του βαρυτικού της πεδίου.

Το σύστημα αυτό λειτουργεί σε διαστημικούς πυραύλους και αεροσκάφη, καθώς η κίνηση προς τα εμπρός αντισταθμίζει το ύψος.

Τα συμπεράσματα αυτά δημοσιεύονται στο περιοδικό Science.

Το θεωρητικό πείραμα των διδύμων και το πραγματικό του 1971

Ο Αϊνστάιν ήταν ο πρώτος, εδώ και περίπου 100 χρόνια, που κατέρριψε την ψευδαίσθηση ότι ο χρόνος κινείται με την ίδια ταχύτητα για όλους και παντού στο σύμπαν. Στην ουσία κατήργησε το ταυτόχρονο. Είχε συνειδητοποιήσει – με τη θεωρία της ειδικής σχετικότητας – ότι ο χρόνος είναι κάτι σχετικό και κινείται με διαφορετική ταχύτητα, ανάλογα με τις ειδικές περιστάσεις καθενός ανθρώπου.

Έτσι, ο χρόνος επιβραδύνεται όταν κανείς βρίσκεται πιο κοντά στη Γη ή όταν κινείται με μεγαλύτερη ταχύτητα.

Για να περιπλέξει τα πράγματα, η θεωρία της ειδικής σχετικότητας, η οποία προηγήθηκε της γενικής σχετικότητας κατά μία δεκαετία, προβλέπει ένα περίεργο αποτέλεσμα για ρολόγια σε κίνηση- ένα στάσιμο ρολόι θα πάει γρηγορότερα από ένα κινούμενο ρολόι. Αυτή είναι η πηγή του διάσημου παράδοξου των διδύμων: Μετά από ένα ταξίδι μετ’ επιστροφής με ένα διαστημόπλοιο που ταξιδεύει με μια εξαιρετικά υψηλή ταχύτητα, ο ταξιδιώτης θα επιστρέψει στη Γη για να διαπιστώσει ότι ο δίδυμος αδελφό του είναι πλέον μεγαλύτερος από ότι είναι αυτός, επειδή ο χρόνος περνάει πιο αργά στο διαστημόπλοιο από ό, τι στη Γη.

Ένα άλλο παράδειγμα είναι ότι κάποιος που στέκεται στην αποβάθρα των τρένων, ο χρόνος στο ρολόι του θα κυλάει ανεπαίσθητα πιο γρήγορα σε σχέση με τον δίδυμο αδελφό του, ο οποίος φοράει το ίδιο ακριβώς ρολόι, αλλά βρίσκεται μέσα στο τρένο που περνά μπροστά από την αποβάθρα, μόνο και μόνο επειδή αυτός κινείται ταχύτερα σε σχέση με τον αδελφό του.

Σύμφωνα με την θεωρία της γενικής σχετικότητας του Αϊνστάιν, η βαρύτητα προκαλείται όταν σώματα με μεγάλη μάζα, όπως η Γη, καμπυλώνουν τον "ιστό" του χωροχρόνου, με συνέπεια ένα ρολόι που βρίσκεται πιο κοντά στη Γη, άρα και στη έλξη της βαρύτητάς της, να "τρέχει" πιο αργά σε σχέση με ένα ρολόι ψηλά σε ένα βουνό.
Η απόκλιση του χρόνου έχει υπολογιστεί μαθηματικά χονδρικά σε τρία μικροδευτερόλεπτα ανά έτος ανά χιλιόμετρο υψομετρικής διαφοράς.

Και οι δύο επιπτώσεις στην διαστολή του χρόνου έχουν επιβεβαιωθεί σε μια σειρά πειραμάτων στις δεκαετίες που έχουν περάσει από τότε, τα οποία παραδοσιακά εξαρτώνται από μεγάλες κλίμακες της απόστασης ή της ταχύτητας. Σε ένα πείραμα-ορόσημο το 1971 ο Joseph Hafele του Πανεπιστημίου της Ουάσιγκτον στο Σεν Λούις και ο Richard Keating του Αμερικανικού Ναυτικού Αστεροσκοπείου πέταξαν με ατομικά ρολόγια καισίου γύρω από τη Γη, για να τα συγκρίνουν με ρολόγια αναφοράς που βρίσκονταν στη Γη ακίνητα αν είχαν παρεκκλίνει, όπως προβλέπεται από τη σχετικότητα. Αλλά ακόμη και με την ταχύτητα και το υψόμετρο των αεριωθούμενων αεροσκαφών, τα αποτελέσματα της σχετικιστικής διαστολής του χρόνου – στο πείραμα Häfele-Keating – ήταν πολύ μικρά. Τα ατομικά ρολόγια τους διέφεραν μετά το ταξίδι τους κάπου λίγες δεκάδες έως εκατοντάδες νανοδευτερόλεπτα.

Τώρα όμως για πρώτη φορά η σχετικότητα του χρόνου επιβεβαιώνεται και για ασήμαντες υψομετρικές διαφορές πάνω στη Γη μικρότερες του ενός μέτρου και ταυτόχρονα για μικρές ταχύτητες κάτω των δέκα μέτρων ανά δευτερόλεπτο, πράγμα που σημαίνει ότι άλλος χρόνος ισχύει στο κεφάλι μας και άλλος στα πόδια μας.

http://www.physics4u.gr/blog/?p=2561