Motivul pentru care oamenii de știință europeni trimit ceasuri în spațiu. ”Se va deschide o nouă fereastră”

Prezent în „toate ecuaţiile fizicii”, timpul este esenţial pentru funcţionarea calculatoarelor şi a sistemelor de geolocaţie prin satelit, a declarat Simon Weinberg, şeful proiectului ACES din cadrul ESA, într-o conferinţă de presă organizată înaintea lansării.

În 1915, Albert Einstein a revoluţionat viziunea noastră asupra timpului, care până atunci fusese considerat universal şi absolut. În teoria sa a relativităţii generale, el a prezis că timpul nu este acelaşi peste tot şi încetineşte în apropierea unui obiect masiv. Pe Pământ, timpul trece mai repede în vârful Turnului Eiffel decât la baza sa, dar acest „efect Einstein” este infinitezimal. Pe de altă parte, el devine perceptibil pe măsură ce ne deplasăm mai departe în spaţiu.

Orbitând la o altitudine de 20 000 km, ceasurile atomice de pe sateliţii de geolocaţie, de exemplu, sunt cu 40 de microsecunde mai rapide în fiecare zi decât cele poziţionate pe Pământ.

Scopul misiunii europene este de a îmbunătăţi măsurarea acestei „deplasări gravitaţionale” cu două zecimale, până la o precizie de o milionime, utilizând cele două ceasuri atomice din reţeaua ACES.

La bordul unei rachete Space X Falcon 9, ACES urmează să decoleze luni de la Cape Canaveral din Florida (SUA) la ora 08:15 GMT. Acesta se va îndrepta spre ISS, la 400 km înălţime, unde un braţ robotizat îl va poziţiona în afara staţiei, pe modulul Columbus. Acesta va rămâne acolo timp de 30 de luni pentru a colecta date.

Din 1967, secunda a devenit un ”tic-tac” regulat al unui atom

Primul, PHARAO, proiectat de Centrul Naţional z pentru Studii Spaţiale (CNES), este un tub de vid ultra-înalt în care atomii vor fi răciţi cu laser la o temperatură apropiată de zero absolut (-273°C). Deoarece atomii vor fi imobilizaţi de frig şi într-un mediu imponderabil, vibraţiile lor la o anumită frecvenţă vor fi numărate cu mai multă precizie decât pe Pământ.

Din 1967, secunda nu mai este definită în funcţie de rotaţia Pământului, ci ca „tic-tac” regulat al unui atom. Ea corespunde unui număr de 9 192 631 770 de perioade ale unei unde electromagnetice emise de un atom de cesiu 133 la schimbarea stării sale energetice. PHARAO va funcţiona ca un „diapazon” reproducând definiţia secundei, a explicat presei Philippe Laurent, responsabilul activităţilor ACES/PHARAO la Observatorul din Paris.

Un al doilea ceas - un maser cu hidrogen dezvoltat în Elveţia - va juca rolul de „metronom”, ajutându-l să-şi menţină stabilitatea.

În cele din urmă, va devia cu doar o secundă la fiecare 300 de milioane de ani. Este o realizare tehnologică care a durat mai mult de 30 de ani, plină de întârzieri şi dificultăţi. Între timp, ceasurile optice - care folosesc frecvenţe mai înalte şi sunt de 100 de ori mai precise - au văzut cu siguranţă lumina zilei pe Pământ.

”Se va deschide o nouă fereastră în lumea fizicii”

Deşi această nouă generaţie va „depăşi ceasurile atomice în viitor”, este încă o tehnologie „relativ tânără” şi „niciunul nu a fost pus pe orbită”, a subliniat dl Weinberg, potrivit căruia ACES este „unic”. Semnalul său va fi transmis la sol prin intermediul unei legături cu microunde. Pe Pământ, nouă terminale (în Europa, Marea Britanie, Japonia şi Statele Unite) îl vor compara cu ora măsurată de propriile lor ceasuri.

Diferenţele vor fi analizate pentru „a determina dacă rezultatul este conform cu predicţiile teoriei relativităţii”, explică Laurent.

În caz contrar, „se va deschide o nouă fereastră în lumea fizicii”. Fizicienii vor trebui să facă ajustări pentru a pune ecuaţiile lui Einstein în concordanţă cu observaţiile.

Şi, poate, să facă progrese în căutarea Sfântului Graal al fizicienilor: reconcilierea relativităţii generale, care explică modul în care funcţionează Universul, şi a fizicii cuantice, care guvernează infinit de mic. Două teorii care funcţionează remarcabil de bine, dar care au fost până acum incompatibile.