Brzmi jak science fiction, ale czas, jaki przeżywasz między dwoma wydarzeniami, zależy bezpośrednio od ścieżki, którą podążasz przez wszechświat. Innymi słowy, teoria szczególnej teorii względności Einsteina zakłada, że osoba podróżująca szybką rakietą starzeje się wolniej niż ludzie na Ziemi.
Chociaż niewielu fizyków wątpi, by Einstein miał rację, bardzo ważne jest zweryfikowanie dylatacji czasu z możliwie najlepszą dokładnością. Teraz międzynarodowy zespół naukowców, w tym laureat Nagrody Nobla Theodor Hänsch, dyrektor Instytutu Optycznego Maxa Plancka, właśnie to zrobił.
Testy specjalnej teorii względności sięgają 1938 r. Ale kiedy zaczęliśmy regularnie chodzić w kosmos, musieliśmy nauczyć się radzić sobie z dylatacją czasu na co dzień. Na przykład satelity GPS to zasadniczo zegary na orbicie. Podróżują z ogromną prędkością 14 000 kilometrów na godzinę, znacznie ponad powierzchnią Ziemi, w odległości 20 000 kilometrów. Tak więc w stosunku do zegara atomowego na ziemi tracą około 7 mikrosekund dziennie, liczbę, którą należy wziąć pod uwagę, aby działały poprawnie.
Aby przetestować dylatację czasu z dużo większą precyzją, Benjamin Botermann z Uniwersytetu Johannesa Gutenberga w Niemczech i jego koledzy przyspieszyli jony litu do jednej trzeciej prędkości światła. Tutaj szybko pojawia się zmiana Dopplera. Jony lecące w kierunku obserwatora zostaną przesunięte na niebiesko, a wszystkie jony odlatujące od obserwatora zostaną przesunięte na czerwono.
Poziom, na którym jony ulegają przesunięciu Dopplera, zależy od ich względnego ruchu względem obserwatora. Ale powoduje to również, że ich zegar działa wolno, co przesuwa światło na czerwono z punktu widzenia obserwatora - efekt, który powinieneś być w stanie zmierzyć w laboratorium.
Zespół stymulował zatem przejścia w jonach za pomocą dwóch laserów propagujących w przeciwnych kierunkach. Zatem wszelkie przesunięcia częstotliwości absorpcji jonów zależą od efektu Dopplera, który możemy łatwo obliczyć, oraz przesunięcia ku czerwieni z powodu dylatacji czasu.
Zespół zweryfikował prognozę dylatacji czasu do kilku części na miliard, poprawiając wcześniejsze limity. Odkrycia opublikowano 16 września w czasopiśmie Listy z przeglądu fizycznego.
