Sappiamo tutti che due oggetti non saranno mai perfettamente uguali, però due orologi atomici misureranno perfettamente la stessa ora… o forse è quello che immaginiamo. Se noi avvicinassimo due di questi preziosi prodotti, anche di un solo millimetro, il ticchettio risulterà diverso. Ovviamente è impossibile sentirlo ad occhio umano ma l’ora per loro lo scandire del tempo sarà asincrono.
Ma perché tutto questo? Grazie alla JILA, il team di ricercatori che comprende il National Institute of Standard and Technology e l’università di Colorado Boulder, si è riuscito a misurare il tempo nella scala più piccola mai vista e hanno provato, di nuovo, che la famosa “Teoria della relatività” di Einstein è verissima. I risultati sono pubblicati sul Nature.
L’esperimento degli orologi atomici per la relatività di Einstein
L’esperimento vero e proprio è tanto semplice da spiegare quanto complicato da effettuare. Per misurare la minuscola differenza tra due orologi atomici ne è stato costruito uno “da laboratorio” la cui struttura riesce a ridurre le distorsioni all’interno del reticolo ottico e di monitorare con maggiore precisione gli atomi al suo interno. Quindi, non sono stati messi a confronto fisicamente due orologi ma solamente due regioni di atomi di una stessa nube.
“Gli stati energetici degli atomi sono così ben controllati che tutti hanno oscillato tra due livelli di energia esattamente all’unisono per 37 secondi, un record per ciò che viene chiamato “coerenza quantistica”.”
Secondo la dilatazione del tempo di Einstein gli orologi atomici possono essere usati come sensori per rilevale con estrema precisione la relatività. Infatti, due di questi, posizionati a diverse altezze in un campo gravitazionale, batteranno il tempo con velocità diverse. Questo perché più ci si sposta verso un punto con gravità maggiore, più la frequenza degli atomi rallenta e, con questo, anche il ticchettio dell’orologio.
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L’esperimento degli orologi atomici permette molte cose tra cui rendere ancora più precisi (fino a 50 volte) quelli già esistenti (che hanno margine di errore di circa 100 millisecondi ogni 14 miliardi di anni) e, inoltre, apre nuove porte al mondo della meccanica quantistica. L’UTC, l’Universal Coordinated Time¸ si basa infatti su di loro consentendo un’ottima precisione.
“l risultato più importante ed entusiasmante è che possiamo potenzialmente collegare la fisica quantistica con la gravità, ad esempio, sondando la fisica complessa quando le particelle sono distribuite in luoghi diversi nello spazio-tempo curvo.”
Ma a cosa possono servire realmente degli orologi atomici così precisi? Per esempio possono fungere da telescopio, riuscendo ad osservare “gli angoli più profondi dell’universo” e quindi anche la materia oscura, oppure come microscopio vedendo anche i più piccoli collegamenti tra la meccanica quantistica e la gravità.
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