Gli scienziati sono riusciti a dimostrare che la teoria della relatività di Einstein si applica anche alla scala più piccola.
Sono riusciti a osservare la teoria della relatività generale di Einstein sulla scala più piccola mai tentata, dimostrando che il ticchettio di due orologi era leggermente fuori tempo quando erano separati solo di una frazione di millimetro.
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 mercoledì i loro risultati sulla prestigiosa rivista 'Nature', descrivendo il progresso tecnico che ha permesso loro di creare un oggetto 50 volte più preciso del loro precedente orologio, che già nel 2010 aveva battuto il record di precisione.
La teoria della relatività generale di Einstein, secondo la quale il campo gravitazionale di un oggetto molto grande distorce lo spazio-tempo, risale al 1915.
Secondo questa teoria, il tempo rallenta quando ci si avvicina a una massa importante.
Ma questa teoria della relatività poté essere verificata molto più tardi grazie all'invenzione degli orologi atomici, che misurano il tempo rilevando il passaggio degli atomi a uno stato energetico superiore, quando sono esposti a una particolare frequenza.
Nel 1976, un esperimento prevedeva l'invio di un orologio nello spazio, che ha dimostrato di essere un secondo più veloce ogni 73 anni rispetto al suo equivalente sulla Terra.
Da allora, gli orologi sono diventati sempre più precisi, e quindi più bravi a rilevare gli effetti della relatività. Dieci anni fa, la stessa squadra di Jun Ye ha battuto un record osservando una differenza di fuso orario quando il loro orologio è stato spostato di 33 centimetri più in alto.
La svolta di Jun Ye è stata lavorare con i cosiddetti orologi a 'reticolo ottico', utilizzando i laser per intrappolare gli atomi in modi specifici.
Questa tecnica impedisce loro di cadere a causa della gravità o di muoversi, causando una perdita di precisione. All'interno del nuovo orologio ci sono 100.000 atomi di stronzio, immobilizzati in più strati, per un'altezza totale di un millimetro.
L'orologio è così preciso che quando questo stack è stato diviso a 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 sonde.
'Il tempo e lo spazio sono collegati', dice Jun Ye. 'Con una misurazione del tempo così precisa, puoi vedere come lo spazio sta cambiando in tempo reale: la Terra è un corpo vivo e dinamico'.
Tali orologi potrebbero ad esempio consentire, nelle regioni vulcaniche, di differenziare sotto la superficie una roccia solida dalla lava, e quindi aiutare a prevedere le eruzioni.
O per studiare come il riscaldamento globale stia sciogliendo i ghiacciai e innalzando il livello del mare.
Ma ciò che eccita di più Jun Ye è il ruolo che questi orologi potrebbero svolgere nella fisica.
L'orologio attuale può rilevare una differenza di tempo di oltre 200 micrometri, ma riducendo questo 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 del piccolissimo.
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 del cosmo.
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