Testarea efectului gravitației asupra timpului în spațiu
Agenția Spațială Europeană (ESA) se pregătește să lanseze setul de ceasuri atomice ACES, care va fi instalat la bordul Stației Spațiale Internaționale (ISS) pentru a investiga modul în care gravitația influențează trecerea timpului. Simon Weinberg, șeful proiectului ACES din cadrul ESA, a subliniat importanța acestui experiment în contextul funcționării sistemelor de geolocație prin satelit și a calculatoarelor, evidențiind rolul fundamental al timpului în toate ecuațiile fizicii.
Descoperirile lui Albert Einstein din 1915, care au revoluționat înțelegerea noastră asupra timpului, stau la baza acestui proiect. Teoria relativității generale a lui Einstein sugerează că timpul nu este constant și că încetinește în apropierea unor obiecte masive. De exemplu, pe Pământ, timpul trece mai repede în vârful Turnului Eiffel decât la baza sa, deși această diferență este extrem de mică. În spațiu, efectele devin și mai evidente, iar ceasurile atomice de pe sateliții de geolocație, care orbitează la o altitudine de 20.000 km, sunt cu 40 de microsecunde mai rapide fiecare zi comparativ cu ceasurile de pe Pământ.
Misiunea ACES vizează îmbunătățirea preciziei măsurării acestor efecte gravitaționale, cu scopul de a obține o acuratețe de o milionime de secundă. Ceasurile vor fi lansate pe o rachetă Space X Falcon 9, programată să decoleze de la Cape Canaveral, Florida, și se vor poziționa pe modulul Columbus al ISS, unde vor colecta date timp de 30 de luni.
Primul ceas, numit PHARAO, a fost proiectat de Centrul Național Francez pentru Studii Spațiale (CNES) și utilizează un tub de vid ultra-înalt pentru a răci atomii cu laser, până aproape de zero absolut. Această tehnologie va permite numărarea mai precisă a vibrațiilor atomice în mediul imponderabil al spațiului. De asemenea, un al doilea ceas, un maser cu hidrogen dezvoltat în Elveția, va ajuta la menținerea stabilității acestui sistem.
Ceasul PHARAO va funcționa ca un „diapazon” pentru definirea secundei, o unitate de măsură stabilită din 1967 pe baza vibrațiilor atomului de cesiu 133. Această realizare tehnologică a durat mai bine de 30 de ani și a întâmpinat numeroase dificultăți, în timp ce pe Pământ au fost dezvoltate ceasuri optice, care sunt de 100 de ori mai precise. Cu toate acestea, ACES se prezintă ca o misiune unică, iar semnalul său va fi transmis pe Pământ pentru comparație cu ora măsurată de cele nouă terminale din Europa, Marea Britanie, Japonia și Statele Unite.
Rezultatele experimentului vor fi analizate pentru a verifica dacă acestea sunt conforme cu predicțiile teoriei relativității. În caz contrar, ar putea apărea o nouă direcție în fizică, obligând comunitatea științifică să ajusteze ecuațiile lui Einstein.
Aceasta ar putea contribui la reconcilierea relativității generale cu fizica cuantică, două teorii fundamentale care, deși funcționează bine în mod separat, au fost considerate până acum incompatibile.