Ακούγεται σαν επιστημονική φαντασία, αλλά ο χρόνος που βιώνετε ανάμεσα σε δύο γεγονότα εξαρτάται άμεσα από την πορεία που ακολουθείτε στο σύμπαν. Με άλλα λόγια, η θεωρία της ειδικής σχετικότητας του Αϊνστάιν υποστηρίζει ότι ένα άτομο που ταξιδεύει σε έναν πύραυλο υψηλής ταχύτητας θα γερνάει πιο αργά από ό, τι οι άνθρωποι πίσω στη Γη.
Αν και λίγοι φυσικοί αμφιβάλλουν ότι ο Αϊνστάιν είχε δίκιο, είναι σημαντικό να επαληθεύσουμε τη διαστολή του χρόνου με την καλύτερη δυνατή ακρίβεια. Τώρα, μια διεθνής ομάδα ερευνητών, συμπεριλαμβανομένου του βραβευμένου με Νόμπελ Theodor Hänsch, διευθυντή του ινστιτούτου οπτικής Max Planck, έκανε ακριβώς αυτό.
Οι δοκιμές ειδικής σχετικότητας χρονολογούνται από το 1938. Αλλά μόλις ξεκινήσαμε να πηγαίνουμε στο διάστημα τακτικά, έπρεπε να μάθουμε να αντιμετωπίζουμε τη διαστολή του χρόνου σε καθημερινή βάση. Οι δορυφόροι GPS, για παράδειγμα, είναι βασικά ρολόγια σε τροχιά. Ταξιδεύουν με επιβλητική ταχύτητα 14.000 χιλιόμετρα ανά ώρα πολύ πάνω από την επιφάνεια της Γης σε απόσταση 20.000 χιλιομέτρων. Έτσι σε σχέση με ένα ατομικό ρολόι στο έδαφος χάνουν περίπου 7 μικροδευτερόλεπτα την ημέρα, έναν αριθμό που πρέπει να ληφθεί υπόψη για να λειτουργήσουν σωστά.
Για να δοκιμάσει τη διαστολή του χρόνου σε πολύ υψηλότερη ακρίβεια, ο Benjamin Botermann από το Πανεπιστήμιο Johannes Gutenberg της Γερμανίας και οι συνεργάτες του επιτάχυναν τα ιόντα λιθίου στο ένα τρίτο της ταχύτητας του φωτός. Εδώ το Doppler shift μπαίνει γρήγορα στο παιχνίδι. Τυχόν ιόντα που πετούν προς τον παρατηρητή θα μετατοπιστούν με μπλε χρώμα και τυχόν ιόντα που πετούν μακριά από τον παρατηρητή θα μετακινηθούν με κόκκινο χρώμα.
Το επίπεδο στο οποίο τα ιόντα υποβάλλονται σε μετατόπιση Doppler εξαρτάται από τη σχετική τους κίνηση, σε σχέση με τον παρατηρητή. Αλλά αυτό καθιστά επίσης το ρολόι τους αργό, το οποίο μετατοπίζει εκ νέου το φως από την άποψη του παρατηρητή - ένα αποτέλεσμα που θα πρέπει να μπορείτε να μετρήσετε στο εργαστήριο.
Έτσι, η ομάδα διέγειρε μεταβάσεις στα ιόντα χρησιμοποιώντας δύο λέιζερ που διαδίδονται σε αντίθετες κατευθύνσεις. Στη συνέχεια, τυχόν μεταβολές στη συχνότητα απορρόφησης των ιόντων εξαρτώνται από το φαινόμενο Doppler, το οποίο μπορούμε εύκολα να υπολογίσουμε και την ερυθρή μετατόπιση λόγω χρονικής διαστολής.
Η ομάδα επαλήθευσε την πρόβλεψη χρονικής διαστολής σε μερικά μέρη ανά δισεκατομμύριο, βελτιώνοντας τα προηγούμενα όρια. Τα ευρήματα δημοσιεύθηκαν στις 16 Σεπτεμβρίου στο περιοδικό Επιστολές φυσικής αναθεώρησης.
