L'orologio atomico non perde un colpo (ed Einstein ancora una volta aveva ragione)

18 Febbraio 2022 119

Prendete due orologi atomici, i più precisi orologi esistenti al mondo, e metteteli uno di fianco all'altro. Non serve distanziarli troppo, basta un millimetro. Ebbene, il loro ticchettio sarà diverso. Impossibile percepirlo umanamente, né nell'immediato, ma la cosa è certa: scandiranno il tempo in modo asincrono.

Ciò è dovuto alla cosiddetta dilatazione temporale o, detta in altre parole, alla "teoria della relatività di Einstein": il team di ricercatori del JILA, istituto formato dal National Institute of Standards and Technology e dalla University of Colorado Boulder, è riuscito a misurarla alla scala più piccola mai vista. I risultati dello studio sono stati pubblicati su Nature.

L'esperimento ha una duplice valenza:

  • da una parte apre le porte a nuove interpretazioni della meccanica quantistica, "il manuale per il mondo subatomico":

Il risultato più importante ed entusiasmante è che possiamo potenzialmente collegare la fisica quantistica con la gravità, ad esempio, sondando la fisica complessa quando le particelle sono distribuite in luoghi diversi nello spazio-tempo curvo.

Non c'è alcun ostacolo alla realizzazione di orologi 50 volte più precisi di oggi, il che rappresenta una fantastica notizia - Jun Ye di NIST/JILA

L'ESPERIMENTO

Gli orologi atomici dell'esperimento sono stati impiegati come sensori per rilevare in modo estremamente preciso la relatività. Secondo la teoria di Einstein,

due orologi atomici posizionati a diverse altezze di un campo gravitazionale battono il tempo a velocità differenti

Questo perché più ci si sposta verso la Terra, laddove la gravità è maggiore, più la frequenza della radiazione degli atomi si riduce, e il ticchettio dell'orologio rallenta. Dimostrazioni di questa teoria si trovano in diversi studi, tra cui uno dello stesso NIST coinvolto nella ricerca in cui sono stati messi a confronto due orologi atomici posizionati a 33 centimetri uno sopra l'altro.

Per dimostrare la teoria della relatività a scale ancora più piccole è stato costruito un modello di orologio atomico "da laboratorio" il cui design consente di ridurre le distorsioni all'interno del reticolo ottico e di monitorare con maggior precisione gli atomi che si trovano al suo interno. Piuttosto che utilizzare due orologi, sono stati messi a confronti i dati di "due regioni di una [stessa] nube di atomi".

Gli stati energetici degli atomi sono così ben controllati che tutti hanno oscillato tra due livelli di energia esattamente all'unisono per 37 secondi, un record per ciò che viene chiamato "coerenza quantistica".

I RISULTATI

Ebbene, dopo 90 ore di raccolta di dati, la precisione di misurazione è risultata essere 50 volte superiore rispetto a quella ottenuta dall'attuale migliore orologio atomico esistente. Un risultato eccezionale, dunque, che se ulteriormente migliorato potrebbe consentire di "vedere le onde di tutta la materia degli atomi attraverso la curvatura dello spazio-tempo".

Un orologio atomico così preciso va oltre il mero significato del tempo: potrà servire ad esempio

  • come microscopio "per vedere minuscoli collegamenti tra la meccanica quantistica e la gravità"
  • come telescopio "per osservare gli angoli più profondi dell'universo" e per trovare la materia oscura

119

Commenti

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Francesco Renato

Non sono troppo avanti io, sono indietro gli studenti italiani nella comprensione del testo, come risulta dalle prove Invalsi.

Lorenzo Incannella

Francesco Renato the doctor. Scusi prof sei troppo avanti

Marco Bombardieri

Microscopio? Telescopio?
Leggendo

due orologi atomici posizionati a diverse altezze

mi ero già immaginato la risoluzione del problema della taratura del mio altimetro barometrico....

TheBoss

‘Sto tizio ha detto una quantità tale di id1ozie che ha dato luogo ad una discussione surreale… SPETTACOLARE

TheBoss

ossignore, ma eri nel bagno a drogarti durate le ore di Fisica delle superiori ? il pendolo perde velocità angolare ma la frequenza di oscillazione è sempre la stessa perchè diminuisce proporzionalmente anche l'ampiezza dell'oscillazione. Inoltre la velocità di oscillazione è sempre maggiore in presenza di una forza di gravità maggiore arrivando a 0 in presenza 0 forza di gravità...
E poi stai facendo una confusione pazzesca... se viaggi ad una frazione apprezzabile della velocità della luce vedrai l'orologio al polso scorrere alla stessa identica velocità. Se (paradossalmente) ti porti sulla superficie di un pianeta con gravità 1000 volte quella della terra vedrai scorrere il tuo orologio esattamente come sulla terra ma vedrai il pendolo oscillare più velocemente... genio.

Hai ragione solo su una cosa: "le cose bisogna capirle" e tu hai generato il prefetto esempio (avvilente) di cosa succede quando si parla di cose di cui non si ha la benchè minima comprensione

ti lascio perdere

RavishedBoy

Cosa ci sarebbe di male?
Il mondo sarebbe un posto più pulito e sano per tutti.

Francesco Renato

Genio le cose bisogna capirle, secondo te qual'è la forza misteriosa che frena il pendolo fino a farlo fermare? Che significa che il moto perpetuo non è stato tirato in ballo da nessuno, tu fai riferimento ad una formula che non tiene conto della perdita di forza, e quindi di frequenza, del pendolo proprio a causa della gravità. Diverso è invece il discorso sulla opportunità di citare il pendolo, tieni però presente che Einstein non distingueva tra i diversi tipi di orologio dato che, secondo lui, era proprio il tempo che rallentava all'aumentare della velocità o della forza di gravità.

Francesco Renato

Tu invece sai benissimo che la prima si prende per via rettale e la seconda per via orale.

PIxVU

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sorvoliamo su quella condizione esposta dal post [ articolo ] che sostiene che più ci avviciniamo al centro della terra e maggiore sarà l'intensità di quella " forza gravitazionale " pertanto quel tuo montanaro invecchierà più lentamente rispetto al gemello che vive sul mare [ la forza di gravità e' una delle cause dell'invecchiamento del corpo umano e insieme a quel cibo che mangiamo... capirai da te che il gemello montanaro vivrà mangiando formaggio e latte capra mente l'altro gemello pescatore vivrà mangiando pesce ]

</draft>

• 18 ore fa WauMau wrote:
Bho, leggendo Tempo di Rovelli spiega che non sono gli orologi a battere il tempo in maniera diversa ma è proprio il tempo stesso che rallenta andando verso il centro della terra dove aumenta la gravitá ( esempio un montanaro invecchia prima di suo gemello che vive sul mare) ..cosa c entrano le lancette?

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theItN

Ed è subito.. https://uploads.disquscdn.c...

Black_Codec

Fatto?
Muciaccia sei te?

aleardo

No, avviene il contrario: si aggiungono ogni tanto dei secondi all'anno per sincronizzare il calendario con la rotazione terrestre. Del resto il anche il 29 febbraio che si aggiunge ogni 4 anni serve proprio a questo scopo. In definitiva, l'unità di misura del tempo non è più legata alla durata del giorno o dell'anno sulla terra, non trattandosi di eventi sufficientemente regolari da garantire un'altissima precisione..

WauMau

Bho, leggendo Tempo di Rovelli spiega che non sono gli orologi a battere il tempo in maniera diversa ma è proprio il tempo stesso che rallenta andando verso il centro della terra dove aumenta la gravitá ( esempio un montanaro invecchia prima di suo gemello che vive sul mare) ..cosa c entrano le lancette??

hassunnuttixe

Si vede che non conosci la differenza tra fisica teorica e fisica sperimentale...

aleardo

La gravità è una delle 4 forze (o interazioni) fondamentali, insieme alla forza nucleare forte, alla forza nucleare debole e all'elettromagnetismo. Le ultime due sono state in seguito unificate nella cosiddetta forza elettrodebole.

TheBoss

Non riesco a capire se fai il finto tonto e ci stai provando o ci credi veramente… Ultimo tentativo, poi ti lascio perdere: hai detto che il pendolo rallenta all’aumentare della gravità ed è falso, la velocità angolare aumenta così come la frequenza di oscillazione. Il pendolo non è in alcun modo attinente all’argomento ed il moto perpetuo non è stato tirato in ballo da nessuno (se non da te che l’hai usato per tentare di arrampicarti sugli specchi)

Egidiangelo

La gravità NON è una forza

Federico

Prendete due orologi atomici, i più precisi orologi esistenti al mondo, e metteteli uno di fianco all'altro. Non serve distanziarli troppo, basta un millimetro. Ebbene, il loro ticchettio sarà diverso. Impossibile percepirlo umanamente, né nell'immediato, ma la cosa è certa: scandiranno il tempo in modo asincrono.

Si e no, è vero che è sufficiente un millimetro ma non in senso assoluto, perché quel millimetro deve essere ridotto al centro di massa.
Se disposti non a un millimetro ma a mille chilometri fra di loro, ma equidistanti dal centro di massa, i due orologi resteranno sincroni.

Federico

Al polso puoi avere un orologio atomico anche se in via indiretta, è sufficiente acquistarne uno sincronizzato con DCF77

Federico

Al polso puoi avere un orologio atomico anche se in via indiretta, è sufficiente acquistarne uno sincronizzato con DCF77.

Francesco Renato

Nella teoria della relatività ristretta Einstein sostiene che un orologio all'equatore corre più lentamente di un orologio al polo perché si muove a velocità maggiore e quindi il tempo rallenterebbe, nella teoria della relatività generale invece afferma l'inverso, l'orologio all'equatore correrebbe più veloce dell'orologio al polo perché è più distante dal centro della terra. L'errore di fondo di entrambe le teorie è di considerare il tempo reale al pari dello spazio, invece il tempo non esiste, non è una cosa concreta, è un concetto astratto che ci deriva dal susseguirsi degli eventi.

Francesco Renato

Vuoi forse insinuare che un pendolo realizza il moto perpetuo? Se non lo realizza è evidente che la sua frequenza si riduce nel tempo fino a fermarsi.

Francesco Renato

La tua spiegazione, condivisa da molti fisici e oggi imperante, è errata per il semplice motivo che il tempo non esiste, non è una cosa reale, è semplicemente un concetto astratto che ci deriva dal susseguirsi degli eventi, gli eventi sono reali, non il tempo, lo spazio occupato dalla materia è reale, non il tempo.

TheBoss

in realtà non dicono neanche questo e per altro, al riguardo, dicono anche molto altro laddove l'accelerazione gravitazionale non interviene. Mettiamola così, dicono abbastanza da rendere comunque false ... ma lasciamo stare, mi accontento di non leggere ulteriori deliri e parallelismi deliranti

è evidente infatti che un pendolo soggetto a maggiore forza di gravità oscilla più lentamente.

(per altro sbagliati anche nella meccanica classica) circa il moto dei pendoli...

Francesco Renato

E' la conoscenza che ci fa progredire, i sapienti hanno avuto diversi appellativi nel corso della storia, prima sono stati chiamati poeti, dopo filosofi, dopo ancora teologi e infine scienziati, ma hanno avuto anche altre denominazioni, ad esempio stregoni, alchimisti, streghe, maghi, sacerdoti, indovini etc. L'importante è distinguere i veri sapienti dai ciarlatani a loro insaputa.

TheBoss

in realtà non dicono neanche questo e per altro, al riguardo, dicono anche molto altro laddove l'accelerazione gravitazionale non interviene... ma lasciamo stare, mi accontento di non leggere ulteriori deliri (per altro sbagliati anche nella meccanica classica) circa il moto dei pendoli...

Francesco Renato

Come no, è per questo che si cercano continuamente conferme che in realtà non si trovano, anche in questo caso viene confermata la relatività generale ma non la relatività ristretta e comunque non è necessario scomodare Einstein per spiegare il risultato dell'esperimento.

Francesco Renato

A me invece sorge il dubbio che la capacità di comprendere il testo dell'utente medio di HDblog sia piuttosto bassa.

Francesco Renato

Sciocchino, non sono io che "insinuo", sono Einstein e il risultato dell'esperimento che lo affermano "più ci si sposta verso la Terra, laddove la gravità è maggiore,
più la frequenza della radiazione degli atomi si riduce, e il ticchettio
dell'orologio rallenta"

TheBoss

stai mescolando in modo ridicolo meccanica quantistica e meccanica classica insinuando un'azione meccanica della gravità a livello (sub)atomico...

Skrrrraah

La gravità è chiaramente la cipolla

Ngamer

quindi la gravità potrebbe non essere una forza ma una curvatura dello spazio tempo e l orologio lo strumento che ne misura gli effetti?

HeiSiri
italba

Il bello è che se li metti "a fianco" avranno esattamente lo stesso ticchettio, la gravità è uguale. Devi metterli uno sopra all'altro per avere una differenza

italba

Per me la cartina l'ha già rollata e fumata

PIxVU

<draft>

guardate che einstein era un burlone... ha " scopiazzato " tutto e ha " riciclato " quelle inedite " parabole " che l'editore ha tagliato [ " scene del film tagliate e stralciate " ] durante l'ultima revisione e prima di " andare in stampa " con la definitiva copia di quei vangeli scritti sempre da quelli del vaticano.

il tempo non rallenta... è quello ' strumento di misura ' che - nell'unità di tempo - presenterà minore quantità di impulsi ovvero oscillazioni [ " rallenterà " ] pertanto scandisce con meno precisione quel secondo [ unità di tempo ] che " sembrerà non finire mai e durare un'eternità "
a quel punto ne deduciamo che la velocità di un corpo in movimento non può esser costante nemmeno in quel infinitamente piccolo mondo atomico che ci rivelerà una misurazione della velocità " istantanea " disegnando un " paradosso " ovvero quella curva su assi cartesiani che presentano la relazione tra l'istante di tempo e la velocità misurata da quell'orologio [ ovvero orologi ] che si trovano su due piani differenti e quindi sottoposti a forze gravitazionali che non sono uguale intensità. .... dico bene ?

</draft>


• 3 hours ago aleardo wrote:

Il rallentamento degli orologi dovuto alla gravità non è dovuto al fatto che gli orologi siano meccanicamente sollecitati dalla gravità, ma è una misurazione oggettiva del tempo che scorre più lentamente in presenza di un campo gravitazionale. In sostanza, è il tempo a rallentare a causa della gravità, mentre gli orologi si limitano a misurarne il rallentamento. Per l'osservatore che guarda l'orologio stando nello stesso campo gravitazionale dell'orologio, questo corre sempre alla stessa velocità; è l'osservatore che si trova in un campo gravitazionale meno intenso che lo vede correre più lentamente.
Alexv

E l'orologio che va due minuti indietro sbaglia sempre, ma è più affidabile.

GeneralZod

Guarda che è proprio grazie alla scienza che puoi stare qui sul blog a farti perculare all'unisono.

GeneralZod

Esattoh, non cielo diconoh. E anche se ce lo dicessero non lo capiressimo! Quindi e tutto falzo.

Undertaker, always banned

Va ancora in giro con la cartina, come cavolo hai fatto ad indovinare?

Lorenzo Incannella

Strano, non ho capito un tubo io insieme a tante altre persone. Mi sorge il dubbio sulla tua capacità di esporre un tuo pensiero

aleardo

Non è assolutamente vero. Sia la teoria della relatività che la meccanica quantistica sono state confermate sperimentalmente con un livello di precisione addirittura di molto superiore rispetto a quanto fatto per le teorie della fisica "classica".

aleardo

Il rallentamento degli orologi dovuto alla gravità non è dovuto al fatto che gli orologi siano meccanicamente sollecitati dalla gravità, ma è una misurazione oggettiva del tempo che scorre più lentamente in presenza di un campo gravitazionale. In sostanza, è il tempo a rallentare a causa della gravità, mentre gli orologi si limitano a misurarne il rallentamento. Per l'osservatore che guarda l'orologio stando nello stesso campo gravitazionale dell'orologio, questo corre sempre alla stessa velocità; è l'osservatore che si trova in un campo gravitazionale meno intenso che lo vede correre più lentamente.

Beh però finora questa scienza falzah da qualche parte ci sta portando. Meglio la religione?

aleardo

Proprio perché si tratta della teoria della relatività, dovresti precisare rispetto a quale altro orologio corre più lentamente. Se anche l'altro orologio si trova sulla superficie terrestre, quindi con una gravità simile, ma fuori dall'equatore, la maggiore velocità di rotazione della Terra all'equatore causerà un maggiore rallentamento del tempo per l'orologio situato all'equatore.

Francesco Renato

Qualsiasi pendolo riduce la frequenza nel tempo, o credi che realizzi il moto perpetuo?

Francesco Renato

Certo che se li pongono e le risposte dei sapienti sono contraddittorie, esattamente come 2000 anni fa.

Francesco Renato

Bravo, hai centrato il problema, sono tutte fantasie matematiche senza alcuna prova sperimentale, in matematica basta cambiare il segno + in - per viaggiare nel tempo, ma nel mondo reale è tutta un'altra storia.

Francesco Renato

Non hai capito un tubo, ho dato ragione agli scienziati, critico solo il tono roboante della scoperta.

Francesco Renato

No, dico semplicemente che entrambi sono influenzati nel loro comportamento dalla forza di gravità, e precisamente aumentando la forza di gravità si riduce nel tempo la frequenza del pendolo così come si riduce la frequenza dell'orologio atomico all'aumentare della gravità.

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