Det høres ut som science fiction, men tiden du opplever mellom to hendelser avhenger direkte av veien du tar gjennom universet. Einsteins teori om spesiell relativitet relativiserer med andre ord at en person som ferdes i en høyhastighetsrakett ville eldes saktere enn folk tilbake på jorden.
Selv om få fysikere tviler på at Einstein hadde rett, er det avgjørende å verifisere tidsutvidelse til best mulig nøyaktighet. Nå har et internasjonalt team av forskere, inkludert nobelprisvinner Theodor Hänsch, direktør for Max Planck optikkinstitutt, gjort nettopp dette.
Tester med spesiell relativitet dateres tilbake til 1938. Men når vi begynte å gå ut i verdensrommet regelmessig, måtte vi lære å håndtere tidsutvidelse på daglig basis. GPS-satellitter, for eksempel, er i utgangspunktet klokker i bane. De kjører med en overveldende hastighet på 14.000 kilometer i timen godt over jordoverflaten i en avstand på 20.000 kilometer. I forhold til en atomur på bakken mister de altså rundt 7 mikrosekunder per dag, et tall som må tas i betraktning for at de skal fungere ordentlig.
For å teste tidsdilatasjon til mye høyere presisjon, akselererte Benjamin Botermann fra Johannes Gutenberg-University, Tyskland, og kollegene litiumioner til en tredjedel av lysets hastighet. Her kommer Doppler-skiftet raskt inn i spillet. Eventuelle ioner som flyr mot observatøren vil bli blå forskjøvet og eventuelle ioner som flyr bort fra observatøren vil bli rødt forskjøvet.
Nivået som ionene gjennomgår et Doppler-skifte avhenger av deres relative bevegelse, med hensyn til observatøren. Men dette gjør også at klokken deres går tregt, noe som forskyver lyset fra observatørens synspunkt - en effekt du bør kunne måle i laboratoriet.
Så teamet stimulerte overganger i ionene ved å bruke to lasere som forplantet seg i motsatte retninger. Da er eventuelle skift i absorpsjonsfrekvensen til ionene avhengig av Doppler-effekten, som vi enkelt kan beregne, og rødskiftet på grunn av tidsutvidelse.
Teamet bekreftet forutsigelsen av tidsutvidelsen til noen få deler per milliard, og forbedret seg på tidligere grenser. Funnene ble publisert 16. september i tidsskriftet Fysiske gjennomgangsbrev.
