Sembra fantascienza, ma il tempo che trascorri tra due eventi dipende direttamente dal percorso che percorri l'universo. In altre parole, la teoria della relatività speciale di Einstein postula che una persona che viaggia su un razzo ad alta velocità invecchierà più lentamente delle persone sulla Terra.
Sebbene pochi fisici dubitino che Einstein avesse ragione, è fondamentale verificare la dilatazione del tempo con la massima precisione possibile. Ora, un team internazionale di ricercatori, tra cui il premio Nobel Theodor Hänsch, direttore dell'istituto di ottica Max Planck, ha fatto proprio questo.
I test di relatività speciale risalgono al 1938. Ma una volta che abbiamo iniziato ad andare nello spazio regolarmente, abbiamo dovuto imparare a gestire la dilatazione del tempo su base giornaliera. I satelliti GPS, ad esempio, sono fondamentalmente orologi in orbita. Viaggiano a una velocità enorme di 14.000 chilometri orari ben al di sopra della superficie terrestre ad una distanza di 20.000 chilometri. Così rispetto a un orologio atomico a terra, perdono circa 7 microsecondi al giorno, un numero che deve essere preso in considerazione affinché funzionino correttamente.
Per testare la dilatazione del tempo con una precisione molto più elevata, Benjamin Botermann dell'Università Johannes Gutenberg, in Germania, e colleghi hanno accelerato gli ioni di litio a un terzo della velocità della luce. Qui entra in gioco il turno Doppler. Tutti gli ioni che volano verso l'osservatore saranno spostati in blu e tutti gli ioni che volano via dall'osservatore saranno spostati in rosso.
Il livello al quale gli ioni subiscono uno spostamento Doppler dipende dal loro movimento relativo, rispetto all'osservatore. Ma anche questo rallenta il loro clock, il che sposta la luce rossa dal punto di vista dell'osservatore, un effetto che dovresti essere in grado di misurare in laboratorio.
Quindi il team ha stimolato le transizioni negli ioni usando due laser che si propagano in direzioni opposte. Quindi eventuali cambiamenti nella frequenza di assorbimento degli ioni dipendono dall'effetto Doppler, che possiamo facilmente calcolare, e dal redshift dovuto alla dilatazione del tempo.
Il team ha verificato la previsione di dilatazione del tempo a poche parti per miliardo, migliorando rispetto ai limiti precedenti. I risultati sono stati pubblicati il 16 settembre sulla rivista Lettere di revisione fisica.
