Přesné měření potvrzuje: čím výše bydlíte, tím rychleji stárnete

Věda a technika
25. 9. 2010 11:10
Čas neběží všem stejně rychle. Experimenty potvrzují, že měl Einstein pravdu.
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.

Foto: Profimedia , Loel Barr, J. Koelemeij/NIST

Naše nejnovější vydání

TÝDENInstinktSedmičkaINTERVIEWTV BARRANDOVPŘEDPLATNÉ