相対性理論のテストで、超高精度の原子時計が、頭の老化が足の老化よりもナノ秒早いことを証明

アインシュタインは、移動速度と重力場からの距離に応じて、時間の流れ方が異なることを初めて発見しました。そして科学者たちは、高度が高いほど時間が早く進むことをすでに証明しています。たとえば、ロケットの時計は地球上の時計よりも遅く進みます。この論理によれば、宇宙飛行士は実際には時間旅行者です。

現在、科学者たちは、この時間差がこれまでで最も小さなスケールで実際に起こっていることを実証しました。階段上で時計が異なる速度で動いているのです。

本日サイエンス誌に発表された研究で、国立標準技術研究所の研究者らは、2 つの時計の高度が 1 フィート異なると、時計の進み具合がわずかに異なることを説明している。光時計は、時速 20 マイルの速度差によって生じる時間経過の変化も測定できる。

この時計は、2つのエネルギーレベル間を1秒間に1000億回振動する単一のアルミニウムイオンの振動に基づいている。NISTによれば、1つの時計の精度は約37億年で1秒以内で、もう1つの時計もほぼ同じくらい正確だという。

ある実験で、ジェームズ・チンウェン・チョウ氏とその同僚は、一方の時計をもう一方の時計より約 13 インチ高い位置に置いた。高い位置にある時計は、地球の重力場からほんの少し離れた位置にあるため、重力を感じにくくなった。時計の針はよりゆっくりと進むが、ほんの少しだけ遅い。NIST によると、時計の寿命 79 年で、この時間差は 10 億分の 90 秒ほどになるという。

それでも、コロラド州ボルダーでこの研究を実施した人々は、海抜ゼロメートル地帯でこの記事を読んでいる皆さんよりも明らかに早く老化しているということになります。

別の実験では、NIST の科学者たちは、たとえ速度がわずかに変化しただけでも、速く移動すると時間の経過が遅くなること (相対性理論の重要な原則) も観察した。時速わずか 20 マイルの違いでも、時計の進み方が遅くなったと科学者たちは言う。

これらの実験以前、相対性理論の最も正確なテストはロケットとジェット機を使って行われていた。その差は人間には感知できないが、地球物理学や地球の重力場の測定など他の分野では役に立つかもしれないとNISTは述べている。これらの測定を改善するために、NISTの次のステップは、わずか1センチメートルの距離で時間を区別できる時計を作ることだ。

NIST