L' effetto del campo gravitazionale sul tempo fu calcolato anni fa con un errore diecimila volte inferiore rispetto alla prova precedente. Lo si scopre ora



Uno dei concetti fondamentali della Teoria della Relatività Generale di Einstein - che la presenza di un campo gravitazionale rallenta lo scorrere del tempo - è stato provato sperimentalmente con un grado di precisione mai raggiunto prima. Il merito è di Holger Müller dell’Università della California di Berkeley (Usa), che ha reinterpretato su Nature i risultati di un esperimento condotto quasi dieci anni fa dai fisici suoi colleghi Achim Peters e Steven Chu.

La Teoria della Relatività Generale afferma che lo spazio-tempo viene deformato dalla presenza di una massa; tale deformazione prende il nome di campo gravitazionale. Una particella che si allontana dal campo gravitazionale generato da un corpo, per esempio una stella, perde energia. Ma per la meccanica quantistica ogni particella è sia un corpo sia un’onda, e una diminuzione di energia corrisponde a un aumento della frequenza di vibrazione. Questo effetto è chiamato “spostamento verso il rosso gravitazionale”: il rosso è infatti il colore della radiazione con minore energia e massima frequenza.

L’esperimento di Peters e Chu era stato originariamente pensato per misurare l’accelerazione di gravità. Per lo studio erano stati usati degli atomi di cesio fatti scontrare con un fascio di luce laser. “In base alle leggi della meccanica quantistica, ogni atomo di cesio ha allora due possibilità”, ha spiegato Müller: “In un caso il laser spinge l’atomo verso l’alto di un decimo di millimetro, allontanandosi dal campo gravitazionale terrestre, nell’altro resta più in basso (dove il tempo scorre meno velocemente, proprio per effetto del campo più intenso). Poiché le vibrazioni degli atomi di cesio sono troppo veloci per essere misurate direttamente, i fisici avevano analizzato l’interferenza delle onde generate dagli atomi stessi, risalendo poi alla misura delle oscillazioni nelle due possibili realtà.

Ma queste oscillazioni sono proporzionali al campo gravitazionale e indicano, quindi, lo spostamento verso il rosso gravitazionale. Müller ha ora osservato che le misure effettuate in questo esperimento coincidono con quanto previsto dalle equazioni della Relatività Generale con un errore di un centomilionesimo.

Sino ad oggi, l’entità di questo effetto era stata muisurata da un esperimento condotto circa trent’anni fa, ma con un’accuratezza centomila volte minore. Allora, un orologio atomico (che scandisce il tempo usando la variazione degli stati energetici di un atomo, in quel caso di idrogeno) fu lasciato sulla Terra; un altro, identico, venne spedito a centomila chilometri di altezza su un aereo. Al suo rientro, questo secondo orologio segnava qualche miliardesimo di secondo in meno rispetto al gemello, provando che il tempo scorre più lentamente quanto più ci si allontana dal campo gravitazionale terrestre.

I nuovi risultati non sono solo una importantissima conquista teorica, ma avranno anche delle applicazioni. Per esempio, per migliorare l’accuratezza dei sistemi gps. (m.s.)

Riferimento: doi:10.1038/nature08776 (http://www.nature.com/nature/journal/v4 ... 08776.html)
Fonte: http://www.galileonet.it/news/12422/la- ... relativita