ΕΠΙΣΤΗΜΗ - ΤΕΧΝΟΛΟΓΙΑ
23/04/2025 | 15:05
Δοκιμάζουν τη σχετικότητα του Αϊνστάιν στο διάστημα με ρολόγια-μέιζερ υδρογόνου: «Ψιλά γράμματα» τόσο πολύτιμα για την επιστήμη
Ο Ευρωπαϊκός Οργανισμός Διαστήματος (ESA) εκτόξευσε τη Δευτέρα (21/04) το σύστημα ατομικών ρολογιών ACES, με προορισμό το Διεθνή Διαστημικό Σταθμό. Στόχος του είναι να καταγράψει πώς επηρεάζει η βαρύτητα τη ροή του χρόνου. Η Ελβετία είχε ενεργή συμμετοχή στην ανάπτυξη των ατομικών ρολογιών.
Ο πύραυλος Falcon 9 της Space X, που μετέφερε το ACES, απογειώθηκε από το Ακρωτήριο Κανάβεραλ στη Φλόριντα στις 10:15 π.μ. (τοπική ώρα) τη Δευτέρα. Θα κατευθυνθεί προς το Διεθνή Διαστημικό Σταθμό, σε ύψος 400 χιλιομέτρων, όπου ένας ρομποτικός βραχίονας θα τον τοποθετήσει έξω από τον σταθμό στην ενότητα Columbus. Θα παραμείνει εκεί για 30 μήνες για να συλλέξει δεδομένα.
Παρών σε «όλες τις εξισώσεις της φυσικής», ο χρόνος είναι απαραίτητος για τη λειτουργία των υπολογιστών και των δορυφορικών συστημάτων γεωγραφικού εντοπισμού, όπως τόνισε ο Σάιμον Γουάινμπεργκ, επικεφαλής του προγράμματος ACES στον ESA, πριν από την εκτόξευση.
Η επανάσταση του Αϊνστάιν
Το 1915, ο Άλμπερτ Αϊνστάιν άλλαξε ριζικά την αντίληψή μας για τον χρόνο, που έως τότε θεωρούνταν καθολικός και απόλυτος. Μέσα από τη θεωρία της γενικής σχετικότητας, υποστήριξε ότι ο χρόνος δεν κυλά με τον ίδιο ρυθμό παντού και ότι επιβραδύνεται όταν βρίσκεται κοντά σε ένα σώμα μεγάλης μάζας.
Στη Γη, ο χρόνος περνάει γρηγορότερα στην κορυφή του Πύργου του Άιφελ από ό,τι στη βάση του, αλλά αυτό το «φαινόμενο Αϊνστάιν» είναι απειροελάχιστο. Από την άλλη πλευρά, γίνεται αντιληπτό όσο κινούμαστε πιο μακριά στο διάστημα.
Σε τροχιά σε ύψος 20.000 χιλιομέτρων, τα ατομικά ρολόγια στους δορυφόρους γεωεντοπισμού είναι 40 μικροδευτερόλεπτα ταχύτερα κάθε μέρα από εκείνα στη Γη.
Στόχος της ευρωπαϊκής αποστολής είναι να βελτιώσει τη μέτρηση αυτής της “βαρυτικής μετατόπισης” κατά δύο δεκαδικά ψηφία, με ακρίβεια ενός εκατομμυριοστού, χρησιμοποιώντας τα δύο ατομικά ρολόγια του συνόλου ACES.
Πώς λειτουργούν τα ρολόγια
Το πρώτο ρολόι, το όργανο SHM (Space Hydrogen Maser), κατασκευάστηκε στην Ελβετία από τη Safran Time Technologies. Πρόκειται για έναν ενεργό μέιζερ υδρογόνου, μια συσκευή που χρησιμοποιεί άτομα υδρογόνου για να δείχνει την ώρα, σύμφωνα με την Κρατική Γραμματεία Εκπαίδευσης, Έρευνας και Καινοτομίας (SEFRI).
Το μέιζερ είναι μια συσκευή που εκπέμπει μια συνεκτική δέσμη μικροκυμάτων και χρησιμοποιείται κυρίως για την απόκτηση της πρότυπης συχνότητας στα ατομικά ρολόγια. Λειτουργεί με παρόμοιο τρόπο με τα παθητικά μέιζερ που χρησιμοποιούνται στους δορυφόρους Galileo, αλλά είναι δέκα φορές πιο σταθερό.
Το σήμα του ρολογιού ACES θα συνδυάζει τη σταθερότητα του SHM για περίοδο μιας ώρας με τη μακροπρόθεσμη σταθερότητα και ακρίβεια του δεύτερου ρολογιού, PHARAO, που σχεδιάσε το Εθνικό Κέντρο Διαστημικών Μελετών της Γαλλίας (CNES). Μαζί, αυτά τα δύο ρολόγια μπορούν να δείξουν την ώρα με ακρίβεια ενός δευτερολέπτου για 300 εκατομμύρια χρόνια.
Οι πληροφορίες από τα ρολόγια θα μεταδίδονται στη Γη μέσω μιας μικροκυματικής σύνδεσης. Στη Γη, εννέα σταθμοί (σε Ευρώπη, Μεγάλη Βρετανία, Ιαπωνία και Ηνωμένες Πολιτείες) θα συγκρίνουν τα δεδομένα με εκείνα που καταγράφουν τα δικά τους ρολόγια.
Ένα νέο παράθυρο
Οι διαφορές θα αναλυθούν για να “διαπιστωθεί αν το αποτέλεσμα είναι σύμφωνο με τις προβλέψεις της θεωρίας της σχετικότητας”, εξηγεί ο Φιλίπ Λοράν, επικεφαλής των δραστηριοτήτων ACES/PHARAO στο Αστεροσκοπείο του Παρισιού. Εάν όχι, “θα ανοίξει ένα νέο παράθυρο στον κόσμο της φυσικής”. Οι φυσικοί θα πρέπει να προβούν σε προσαρμογές για να ευθυγραμμίσουν τις εξισώσεις του Αϊνστάιν με τις παρατηρήσεις.
Επίσης, ίσως σημειωθεί πρόοδος στην αναζήτηση του Ιερού Δισκοπότηρου της Φυσικής: τη συμφιλίωση της γενικής σχετικότητας, που εξηγεί πώς λειτουργεί το Σύμπαν, με την κβαντική φυσική, η οποία διέπει το απειροελάχιστο. Δύο θεωρίες που λειτουργούν εξαιρετικά καλά, αλλά μέχρι σήμερα παραμένουν ασύμβατες.
Με πληροφορίες από swissinfo.ch μέσω european perspective /ert
