Nghe có vẻ khoa học viễn tưởng, nhưng thời gian bạn trải nghiệm giữa hai sự kiện phụ thuộc trực tiếp vào con đường bạn đi qua vũ trụ. Nói cách khác, thuyết tương đối đặc biệt của Einstein Einstein cho rằng một người đi trong một tên lửa tốc độ cao sẽ già đi chậm hơn so với những người trở lại Trái đất.
Mặc dù ít nhà vật lý nghi ngờ Einstein đã đúng, nhưng điều quan trọng là phải xác minh sự giãn nở thời gian để có độ chính xác tốt nhất có thể. Giờ đây, một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế, bao gồm người đoạt giải Nobel Theodor Hänsch, giám đốc của viện quang học Max Planck, đã làm điều này.
Các thử nghiệm về tính tương đối đặc biệt có từ năm 1938. Nhưng một khi chúng tôi bắt đầu lên vũ trụ thường xuyên, chúng tôi phải học cách đối phó với sự giãn nở thời gian hàng ngày. Các vệ tinh GPS, ví dụ, về cơ bản là đồng hồ trên quỹ đạo. Chúng di chuyển với tốc độ khổng lồ 14.000 km mỗi giờ so với bề mặt Trái đất ở khoảng cách 20.000 km. Vì vậy, so với đồng hồ nguyên tử trên mặt đất, họ mất khoảng 7 micro giây mỗi ngày, một con số phải được tính đến để chúng hoạt động bình thường.
Để kiểm tra sự giãn nở thời gian với độ chính xác cao hơn nhiều, Benjamin Botermann thuộc Đại học Johannes Gutenberg, Đức và các đồng nghiệp đã tăng tốc các ion lithium lên một phần ba tốc độ ánh sáng. Ở đây sự thay đổi Doppler nhanh chóng phát huy tác dụng. Bất kỳ ion nào bay về phía người quan sát sẽ bị dịch chuyển màu xanh và bất kỳ ion nào bay ra khỏi người quan sát sẽ bị dịch chuyển màu đỏ.
Mức độ mà các ion trải qua sự dịch chuyển Doppler phụ thuộc vào chuyển động tương đối của chúng, đối với người quan sát. Nhưng điều này cũng làm cho đồng hồ của họ chạy chậm, làm thay đổi ánh sáng từ quan điểm của người quan sát - một hiệu ứng mà bạn sẽ có thể đo được trong phòng thí nghiệm.
Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã kích thích sự chuyển tiếp trong các ion bằng cách sử dụng hai tia laser truyền theo hai hướng ngược nhau. Sau đó, bất kỳ sự thay đổi trong tần số hấp thụ của các ion đều phụ thuộc vào hiệu ứng Doppler, chúng ta có thể dễ dàng tính toán và dịch chuyển đỏ do sự giãn nở thời gian.
Nhóm nghiên cứu đã xác minh dự đoán giãn nở thời gian của họ lên một vài phần tỷ, cải thiện các giới hạn trước đó. Những phát hiện được công bố vào ngày 16 tháng 9 trên tạp chí Thư đánh giá vật lý.
