L’orologio atomico diventa portatile. E ancora una volta dà ragione a Einstein

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Stabile e affidabile, ma soprattutto il più preciso al mondo: stiamo parlando dell’orologio atomico, che oggi è stato trasportato sulle Alpi addirittura per rilevare, a partire da una misura del tempo, l’altezza delle montagne. L’esperimento, coordinato dall’Istituto Nazionale di Metrologia (Inrim) italiano, è riuscito ed ha anche permesso di confermare, ancora una volta, la teoria della relatività generale di Einstein: in quota, infatti, anche se in maniera infinitesimale, il tempo è risultato scorrere un po’ più veloce. Lo studio mette in evidenza il ruolo degli orologi atomici per misure sempre più precise legate al campo gravitazionale terrestre, ad esempio per studiare forma e dimensioni della Terra, nonché fenomeni geodinamici, come i movimenti della crosta terrestre. La ricerca è stata pubblicata su Nature Physics.

L’orologio atomico non è un orologio tradizionale: con questo apparecchio lo scorrere del tempo viene determinato da particolari reazioni dell’atomo utilizzato, che si attiva rispondendo a tono alle sollecitazioni ricevute tramite varie tecniche. Così, in questi orologi sono gli atomi a scandire il tempo. E lo fanno con una precisione di una parte su 100 milioni di miliardi, rendendo questi strumenti di misura praticamente infallibili. Inoltre, questo livello di precisione, possibile solo nel mondo degli atomi, fa sì che questi dispositivi siano potenzialmente in grado di rilevare le variazioni infinitesime del passare del tempo, teorizzate da Einstein, quelle per le quali il tempo non scorre sempre e per tutti in maniera uguale. Queste variazioni sono proprio quelle che, secondo la relatività generale di Einstein, si manifesterebbero quando ci si trova ad altezze differenti sul globo terrestre (questo a causa dei principi enunciati dallo scienziato e dovuti al campo gravitazionale terrestre). Così, l’orologio atomico può diventare un sensore di gravità e dare prova di questo effetto spiegato dalla relatività.

Basandosi su queste conoscenze, i ricercatori hanno deciso di utilizzare un particolare orologio atomico per misurare l’altezza di un laboratorio posto su una montagna nelle Alpi. Così hanno posto uno di questi orologi nel traforo del Frejus, ad alta quota, ed un altro a Torino, dunque a valle, ad un’altezza di circa mille metri inferiore e a distanza di circa 90 chilometri. Una volta posizionati gli orologi, i ricercatori hanno confrontato lo scorrere del tempo tramite questi strumenti posti nei due diversi punti. Questa misura è servita per stimare la forza di gravità alle due differenti altezze, consentendo di determinare l’altezza della montagna su cui era posto il primo orologio. L’esperimento è riuscito, dato che il valore dell’altezza misurato con l’orologio atomico è coerente, entro buoni limiti, con quello rilevato tramite altre misurazioni, utilizzate come parametro di paragone.

I ricercatori sottolineano che si tratta di un risultato promettente, dato che fornisce dimostrazione del funzionamento di questi orologi, utilizzabili anche per misure gravitazionali. Un importante campo di applicazione potrebbe essere quello della geodesia (quella relativistica), una branca che studia la Terra e i suoi fenomeni geodinamici, come maree e spostamenti della crosta terrestre. In questo settore, misure così precise come quelle degli orologi atomici potrebbero diventare un’arma importante per studiare ancora meglio questi fenomeni.

Riferimenti: Nature Physics