A magasban gyorsabban múlik az idő, mint a földön

Egy japán kutatócsoport a tokiói Skytree-adótoronyban végzett megfigyeléssel megállapította, hogy tengerszint fölötti 450 méter magasságban négy nanoszekundummal gyorsabban múlt el egy nap, mint tengerszint magasságban. A bizonyításhoz rendkívül pontos optikai rácsos órát használtak, amelynél 16 milliárd év alatt csupán egy másodperces eltérés lehetséges.

A kísérlet Albert Einstein általános relativitáselméletét bizonyítja, amely megjósolta, hogy az erős gravitációs mezőben az órák lassabban fognak ketyegni, mint a gyengébb mezőben, vagyis nagyobb magasságban, ahol már gyengébb a Föld vonzása, gyorsabban múlik az idő.

A Katori Hidetosi által vezetett, 2018 októberében elkezdett kutatás eredményeit a Nature Photonics tudományos folyóiratban publikálták áprilisban. A kutatóknak sikerült miniatürizálni az optikai rácsos órákat, így két órát el lehetett helyezni a tengerszint feletti 456,3 méteres és 3,6 méteres magasságban, a világ legmagasabb, 634 méteres műsorszóró tornyában, a 2012-ben elkészült tokiói Skytree-toronyban.  

A tanulmány megállapította, hogy egyhetes átlagban a 456 méteren elhelyezett óra szerint négy nanoszekundummal hamarabb telt el egy nap a föld közelében elhelyezett óra által mért időhöz képest.

Katori elmondta: kísérletükkel azt akarták demonstrálni, hogy laboratóriumon kívül is, bárhol el tudnak végezni ilyen rendkívül pontos méréseket a mozgatható eszközökkel. Hozzáfűzte, ezzel megtették az első lépést afelé, hogy ezeket az ultrapontos órákat valódi mérőeszközökké alakítsák.

A kutatók úgy vélik, az ultrapontos órák segíthetnek a földfelszín apró mozgásainak megfigyelésében földrengések vagy vulkánkitörések esetén.

Az optikai rácsos órák, amelyek számos stroncium atom rezgése alapján mérik az időt egy lézer által generált optikai rácsban,  csaknem ezerszer pontosabbak, mint a jelenlegi nemzetközi időmérés standard órája, amelynek működése cézium atomok rezgésein alapul.

A kutatók által elkészített optikai órák nem érzékenyek a hőmérséklet-változásokra, a rezgésekre és az elektromágneses mezőkre.    

Einstein elméletének teszteléséhez vagy nagyon pontos óra, vagy nagy magassági különbség szükséges. A laboratóriumon kívül eddig a legjobb teszteket műholdak végezték, ezer kilométeres magasságbeli különbségekkel.

Katori szerint a tanulmányban ismertetett kísérlet pontossága a legjobb űrben végzett mérésekhez hasonlítható.