Čím jsme výš, tím běží čas rychleji, dokazují nejpřesnější atomové hodiny na světě

Věda se posouvá neustále dopředu a důkazem jsou téměř všechny technologie, o kterých na Ecofuture píšeme. Občas se však objeví takové poznatky, jež dokážou měnit celé uvažování společnosti o zavedených fenoménech. A jeden takový nabízí i nejpřesnější atomové hodiny na světě v americkém Národním institutu standardů a technologie. Jsou totiž tak přesné, že současný model zemské gravitace s nimi nedokáže udržet krok.

„Základem moderní vědy je měření. Všechno je založené na měření a měření je jen o vnímání okolního světa a zjišťování, zda naše teorie dávají smysl,“ uvádí nás do tématu fyzik a jeden z vědců pracujících u nejpřesnějších atomových hodin Jun Ye, který působí na University of Colorado at Boulder. „A čím více toho dokážete změřit, tím hlubší pravdy dokážete objevit,“ dodává.

Jednou z nejběžnějších jednotek měření je právě čas, jenž dává základní rámec pro v podstatě veškerý život na Zemi.

E.ON RÁDCE: ZA JAK DLOUHO UŠETŘÍ SVOJI CENU DOMÁCÍ VĚTRNÁ ELEKTRÁRNA?

 

Co se díky těmto hodinám prokázalo?

Čas měříme hodinami a ty se liší ve své přesnosti. Nejpřesnější ze všech jsou přitom atomové hodiny a i my všichni se s nimi nepřímo setkáváme. Nacházejí se například na 24 satelitech GPS, které obíhají Zemi, a synchronizují tak náš čas v mobilních telefonech nebo ve všech zařízeních připojených na internet. Jejich základem je měření rezonanční frekvence atomů a díky tomu by se měly rozcházet maximálně o sekundu v horizontu mnoha milionů let.

Pro ilustraci toho, k čemu takové přesnosti dokážou využít kvantoví fyzikové, docela dobře poslouží například film Interstellar. V něm se astronaut přiblíží k černé díře, a když se vrátí zpátky, jeho dcera je o mnoho let starší. A tento princip už není jen sci-fi, něco podobného vědci vysledovali i díky nepřesnějším atomovým hodinám na světě, které se nacházejí v americkém Národním institutu standardů a technologie (zkráceně NIST).

atomic clock
foto: NIST

Čím jste výše nad Zemí, tím rychleji čas běží

„Když se začneme přibližovat ke středu Země, můžeme pozorovat, jak se čas zpomaluje,“ vysvětluje Jun Ye. „Je to efekt teorie relativity, kterou Einstein popsal už asi před sto lety. Čas je relativní a bude se různit. Takže když svoje hodinky pozvednete jen o pár centimetrů, čas se zrychlí,“ dodává k jednomu ze základních poznatků o čase. Sice se změní jen o pro nás nepostřehnutelnou část, ale stane se tak.

Měřítko změny času je asi následující. Pokud změříme jednu sekundu na povrchu Země, o jeden centimetr výše naměříme ten stejný čas kratší o 0,000000000000000011 sekundy.

Konstrukci a výzkum prováděný na atomových hodinách v NIST vedl profesor Andrew Ludlow a ten základní přínos shrnuje následovně: „Pokud budete mít hodiny přesné až na takovéto úrovni, mohli byste je využít jako senzory gravitačního potenciálu už jen rychlostí tikání tím, že byste je posouvali v různých částech zemské gravitace.“ Ludlow se svým týmem právě proto momentálně pracuje na sestrojení přenosného modelu takových hodin, které by nezabraly celou poměrně rozsáhlou laboratoř, jak můžete vidět v následujícím videu:

Samotné hodiny v NIST sestávají z atomů ytterbia nacházejících se v řadě laserových paprsků. Předchozí modely atomových hodin přitom obvykle vycházely z měření rezonance cesia a na základě jeho kmitů pak byla oficiálně stanovena jedna sekunda jakožto 9 192 631 770 kmitů atomů cesia.

Další vývoj přesnějšího modelu atomových hodin a následné rozmístění po Zemi i mimo ni bude trvat přinejmenším ještě několik let a do té doby budou především zdrojem dalších poznatků pro kvantové fyziky. Nicméně mezitím by mohly posloužit mimo jiné i k tomu, že by redefinovaly délku jedné sekundy tak, aby byla ještě přesnější než dnes.

E.ON RÁDCE: ZA JAK DLOUHO UŠETŘÍ SVOJI CENU DOMÁCÍ VĚTRNÁ ELEKTRÁRNA?

Témata:

Doporučujeme

Čím jsme výš, tím běží čas rychleji, dokazují nejpřesnější atomové hodiny na světě
Další
Kdo má zlaté české ekologické ručičky?