Το ακριβέστερο ρολόι του κόσμου είναι υπερβολικά ακριβές

Το πιο ακριβές ατομικό ρολόι του κόσμου δεν θα είχε χάσει ούτε δευτερόλεπτο αν λειτουργούσε από τότε που γεννήθηκε η Γη πριν από 4,5 δισεκατομμύρια χρόνια. Είναι τόσο ακριβές που καταγράφει ανεπαίσθητες μεταβολές στην ίδια τη ροή του χρόνου, μεταβολές που περιέργως θα το καθιστούσαν άχρηστο στην μέτρηση της ώρας.

Το «ρολόι οπτικού πλέγματος» που αναπτύχθηκε στο Πανεπιστήμιο του Κολοράντο επηρεάζεται ακόμα και από μικρές μεταβολές της βαρύτητας, η οποία σύμφωνα με τον Αϊνστάιν μεταβάλλει το ρυθμό του χρόνου.

Αυτό σημαίνει ότι δύο ίδια ατομικά ρολόγια της νέας τεχνολογίας θα ήταν πρακτικά αδύνατο να μείνουν συγχρονισμένα για πολύ -ό,τι χειρότερο θα μπορούσε να συμβεί σε έναν χρονομέτρη.




Νέο ατομικό ρολόι «θα δώσει νέο ορισμό στο χρόνο»

Με αυτά τα επίπεδα ακρίβειας «η διατήρηση μιας απόλυτης χρονικής κλίμακας στη Γη μετατρέπεται σε εφιάλτη» σχολίασε στο αμερικανικό Εθνικό Δημόσιο Ραδιόφωνο ο Γιουν Γε, μέλος της ομάδας που ανέπτυξε το ρολόι σε συνεργασία με το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας των ΗΠΑ.

Το νέο «ρολόι οπτικού πλέγματος» παρουσιάστηκε τον Ιανουάριο στο περιοδικό Nature ως το πιο ακριβές και πιο σταθερό ρολόι έχει κατασκευαστεί ποτέ. Εκτιμάται ότι χάνει ένα δευτερόλεπτο κάθε 5 δισεκατομμύρια χρόνια.

Όπως όλα τα ατομικά ρολόγια, το νέο σύστημα μετρά το χρόνο παρακολουθώντας τις ταλαντώσεις ατόμων που μεταπηδούν ανάμεσα σε δύο επίπεδα ενέργειας. Η συχνότητα της ταλάντωσης είναι εξαιρετικά σταθερή και τα άτομα λειτουργούν έτσι ως μετρονόμοι.

Στην καρδιά της συσκευής είναι ένας θάλαμος κενού, μέσα στον οποίο ορισμένες χιλιάδες άτομα στροντίου διατηρούνται μετέωρα μέσα σε ένα πλέγμα από διασταυρούμενες δέσμες λέιζερ. Ένα διαφορετικό, κόκκινο λέιζερ αναγκάζει τα άτομα να ταλαντώνονται 430 τρισεκατομμύρια φορές το δευτερόλεπτο, με κάθε ταλάντωση να αντιστοιχεί σε ένα «τικ» του ρολογιού.

Το πρόβλημα όμως είναι ότι ένα δευτερόλεπτο, ή ένα οποιοδήποτε κλάσμα του δευτερολέπτου, δεν έχει την ίδια διάρκεια παντού στη Γη.

Όπως προκύπτει από τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Αϊνστάιν, ο χρόνος τρέχει πιο αργά όταν η δύναμη της βαρύτητας μεγαλώνει.

Και αυτό σημαίνει ότι στην κορυφή ενός βουνού ο χρόνος κυλά πιο γρήγορα από ό,τι στη βάση του, αφού η απόσταση της κορυφής από το κέντρο της Γης είναι μεγαλύτερη και η βαρύτητα μικρότερη.




O Άινσταϊν και τα ατομικά ρολόγια στη μελέτη του εσωτερικού της Γης

Το νέο ρολόι είναι τόσο ακριβές ώστε καταγράφει την επιβράδυνση του χρόνου ακόμα και με την παραμικρή κατακόρυφη μετατόπιση. Αν κανείς το σηκώσει από το πάτωμα και το κρεμάσει στον τοίχο «ο χρόνος θα επιταχυνθεί κατά περίπου ένα μέρος στα 1016» λέει ο Δρ Γε.

Αυτές οι μεταβολές θα ήταν σημαντικό πρόβλημα για τη μέτρηση του χρόνου, η οποία απαιτεί να υπάρχουν πολλά ρολόγια απόλυτα συγχρονισμένα μεταξύ τους. Το νέο ρολόι όμως είναι τόσο ευαίσθητο ώστε θα ήταν αδύνατο να παραμείνει συγχρονισμένο με ένα άλλο ρολόι, ακόμα κι αν ήταν πανομοιότυπο.

Όπως λέει ο Γε, ο μόνος τρόπος να αξιοποιηθούν τα νέα ρολόγια στη μέτρηση του χρόνου θα ήταν να τα στείλουμε στο Διάστημα, μακριά από τις επιδράσεις της Γης.

Ακόμα όμως κι αν αυτό δεν συμβεί, η νέα τεχνολογία θα μπορούσε να αξιοποιηθεί στη γεωλογία για τον εντοπισμό σχηματισμών του υπεδάφους που προκαλούν ανεπαίσθητες μεταβολές στη βαρύτητα, και επομένως και στο ρυθμό του χρόνου.

Είναι λοιπόν πιθανό ότι τα νέα ατομικά ρολόγια θα έχουν μια πληθώρα εφαρμογών.

Απλώς δεν θα λένε την ώρα.

Επιμέλεια: Βαγγέλης Πρατικάκης