Přesné měření potvrzuje: čím výše bydlíte, tím rychleji stárnete

25.09. 11:10 | Autor:

Čas neběží všem stejně rychle. Experimenty potvrzují, že měl Einstein pravdu.

Einsteinovu teorii relativity úspěšně testovala už řada experimentů. Nyní poprvé se však paradoxy, které z ní plynou, podařilo prokázat i v měřítku našich každodenních životů. Zásluhu na tom mají nejpřesnější atomové hodiny, jaké má věda k dispozici.

Čas neběží všem stejně rychle, ovlivňuje ho gravitace a rychlost, jakou se objekt pohybuje. Tento jev plynoucí z teorie relativity se často demonstruje myšlenkovým experimentem známým jako paradox dvojčat. Pokud by se jedno z nich vydalo rychlostí blízkou rychlosti světla do vesmíru, po návratu by zjistilo, že druhé dvojče, které zůstalo na Zemi, zestárlo více. Podobně dvojče žijící vysoko v horách by stárlo rychleji než druhé, žijící v nížině, protože by mu vlivem slabšího gravitačního působení Země běžel čas rychleji.

Takové efekty se dosud dařilo experimentálně prokázat pouze pomocí atomových hodin umístěných na oběžné dráze nebo v proudové stíhačce. Jen tak byly rozdíly dostatečně velké, aby je existující technologie měření se svou omezenou přesností byla schopna zaznamenat.

Miliontina miliardtiny sekundy

Čas na hodinách umístěných v různých výškách běží různou rychlostí. Fyzikové z amerického Národního ústavu pro standardy a technologii (NIST) však nyní v časopise Science informují o tom, že se jim Einsteinovu teorii podařilo prokázat i v běžných pozemských podmínkách. Použili k tomu nový typ atomových hodin. Jsou založeny na "tikání" jediného iontu hliníku, který vibruje mezi dvěma energetickými hladinami rychlostí milion miliard kmitů za sekundu. Takové hodiny pracují s přesností jedné sekundy na 3,7 miliardy let. (Pro srovnání, Země a celá sluneční soustava jsou staré asi 4,6 miliardy let.) Dvojice hodin je umístěna ve dvou laboratořích NIST a spojuje je 75 metrů dlouhé optické vlákno.

Jedny hodiny vědci umístili o 33 centimetrů výše než druhé. Rozdíl v rychlosti plynutí času, který takový posun vyvolal, je nepatrný, ale hodiny jsou tak přesné, že ho byly schopny spolehlivě zaznamenat. Člověk by si samozřejmě ničeho nevšiml - během 80 let dlouhého života by se takové hodiny rozešly přibližně o 90 miliardtin sekundy.

Podobný efekt fyzikové naměřili, když jedny hodiny upravily tak, aby se v nich iont hliníku pohyboval tam a zpět rychlostí asi 30 kilometrů za hodinu. Tyto hodiny šly nepatrně pomaleji než druhé, které zůstaly v klidu.

Fyzikové by přesnost hodin rádi ještě o jeden řád zvýšili. Nejde kupodivu jen o sofistikovanou hračku. Takto přesná měření mohou být užitečná například v geodézii při mapování gravitačního pole Země.

Jádro nejpřesnějších atomových hodin světa.