‘Tempo di dilatazione’ previsto da Einstein confermato da esperimenti con gli ioni di litio

I fisici hanno verificato una previsione fondamentale della teoria speciale della relatività di Albert Einstein con una precisione senza precedenti. Esperimenti in un acceleratore di particelle in Germania confermano che il tempo si muove più lentamente per un orologio in movimento rispetto a uno fisso.

Il lavoro è il test più severo di questo effetto ‘tempo-dilatazione’, che Einstein aveva previsto. Una delle conseguenze di questo effetto è che una persona che viaggiasse in un razzo ad alta velocità invecchierebbe più lentamente rispetto alla gente sulla Terra. Pochi scienziati dubitano che Einstein avesse ragione. Ma gli effetti matematici che descrivono il tempo di dilazione sono “fondamentali per tutte le teorie fisiche”, dice Thomas UDEM, fisico presso l’Istituto Max Planck di ottica quantistica di Garching, Germania, che non era coinvolto nella ricerca. “E ‘della massima importanza per verificarlo con la massima precisione possibile.”

Lo studio è stato pubblicato il 16 settembre in Physical Review Letters. E ‘il culmine di 15 anni di lavoro da parte di un gruppo internazionale di collaboratori tra cui il premio Nobel Theodor Hänsch, direttore dell’istituto di ottica Max Planck. Per testare l’effetto di dilatazione del tempo, i fisici hanno bisogno di confrontare due orologi – uno che è fermo e quello che si muove. Per fare questo, i ricercatori hanno utilizzato lo Sperimentale anello di accumulazione, in cui sono memorizzate e studiate particelle ad alta velocità presso il Centro Helmholtz GSI per la ricerca di ioni pesanti di Darmstadt, in Germania.

Gli scienziati hanno studiato l’orologio in movimento accelerando gli ioni di litio a un terzo della velocità della luce. Poi hanno misurato una serie di transizioni all’interno del litio cioè come gli elettroni saltellavano tra i vari livelli di energia. La frequenza delle transizioni è servita come il ‘ticchettio’ dell’orologio. Le transizioni all’interno degli ioni di litio che non si muovevano hanno avuto la funzione di un orologio fermo.

I ricercatori hanno misurato un effetto di dilatazione temporale più preciso rispetto a qualsiasi precedente studio, tra cui uno pubblicato nel 2007 dallo stesso gruppo di ricerca. “E’ quasi cinque volte meglio del nostro vecchio risultato, e da 50 a 100 volte meglio di qualsiasi altro metodo utilizzato da altre persone per misurare la dilatazione relativistica del tempo,” dice il co-autore Gerald Gwinner, un fisico presso l’Università di Manitoba a Winnipeg, Canada.

Comprendere la dilatazione del tempo ha implicazioni pratiche, osserva. I GPS, i satelliti Global Positioning System sono sostanzialmente orologi in orbita, e il software GPS deve tenere conto di piccoli salti temporali quando si analizzano le informazioni di navigazione. L’Agenzia spaziale europea ha in programma di testare la dilatazione del tempo nello spazio, quando lancierà il suo Atomic Clock Ensemble in Space (ACES) esperimento per la Stazione Spaziale Internazionale nel 2016.

La velocità degli ioni in rapido movimento significa che esperimenti eseguiti con gli accelerator,i possono testare la dilatazione del tempo più precisamente di esperimenti in orbita attorno alla Terra, spiega Matthew Mewes, fisico presso la California Polytechnic State University di San Luis Obispo, che non fa parte della squadra. “E ‘importante guardare ovunque possibile e spingere la tecnologia, quando possibile,” dice.

Ma il gruppo di ricerca sta ponendo fine alla sua lunga collaborazione, in quanto non vi è un acceleratore più potentene attraverso cui ottenere prove più potenti.

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