Atoomklok bevestigt Einsteins ‘lift-theorie’

Karlijn Klei

2018-06-08 08:59:04

Lift-theorie

“Zwaartekracht en versnelling zijn hetzelfde”, die gedachte was volgens Einstein “een van de gelukkigste van zijn leven”. De hierop gebaseerde ‘lift-theorie’ is een centraal onderdeel van zijn algemene relativiteitstheorie.

Stel je voor: gewichtsloos zweef je in een kleine, afgesloten ruimte. Naast je hangt de krant die je zonet nog onder je arm geklemd had bijna bewegingsloos in de lucht en aan de andere kant is ook de koffie die je in alle schrik losgelaten hebt, niet op de grond gevallen. Los van de wetenschap dat je zonet de lift instapte, is volgens de ‘lift-theorie’ van Einstein deze situatie, waarin je met hoge snelheid naar de aarde stort, niet te onderscheiden van een waarin je gewichtsloos in de ruimte zweeft.

Met atoomklokken als meetinstrument, en het zonnestelsel als laboratorium, bevestigden onderzoekers van het NIST dit centrale onderdeel van Einsteins algemene relativiteitstheorie. Het onderzoek werd onlangs gepubliceerd in vakblad Nature Physics.

Versnelling

Het onderliggende principe van dit idee, officieel het ‘equivalentieprincipe’, stelt dat ongeacht waar je bent en hoe snel je beweegt, dezelfde natuurwetten van kracht zijn.

Hoewel er in de versnellende lift zwaartekracht is, en in de ruimte niet, moesten de resultaten volgens Einstein hetzelfde zijn. Alles in die lift, die zich in vrije val beweegt, zou met dezelfde snelheid versnellen: jijzelf, jouw krant, en dat kopje koffie. Het resultaat: alles zweeft – tot de lift de grond raakt.

Zonnestelsel

In het onderzoek gebruikte het NIST team de aarde als zwevend kopje koffie en het zonnestelsel als liftschacht. “Het belangrijkste was om na te gaan of de natuurwetten hetzelfde blijven ongeacht waar in de ruimte men zich bevindt”, legt theoretisch natuurkundige Chris van den Broeck van het Nikhef uit. “In het bijzonder waar men zich bevindt in het zwaartekrachtsveld van de zon.”

“Omdat de baan van de aarde niet perfect cirkelvormig is, staat onze planeet soms wat dichter bij de zon, en soms wat verder weg. “Volgens de grondslagen van Einstein’s algemene relativiteitstheorie zou dit echter geen verschil mogen maken voor processen die niets met zwaartekracht te maken hebben”, vertelt van den Broeck.

Atoomklok

Zo’n proces is bijvoorbeeld de ‘tiksnelheid’ van atoomklokken. Het onderzoeksteam keek daarom naar 12 van de nauwkeurigste atoomklokken, verspreid over de wereld. Over een periode van 14 jaar vonden ze een verschil van slechts 0,00000022 (±0,00000025) ‘tikken’.

Dat deze waarde zo ongelofelijk klein is, is veelbelovend. Als Einstein’s theorie namelijk klopt, zouden al deze klokken met dezelfde snelheid ‘door de ruimte vallen’, en zou het verschil dus 0 zijn.

Nauwkeurig

Het onderzoek is niet geheel nieuw. In het verleden zijn vergelijkbare experimenten om de ‘lift-theorie’ te testen ook al eens gedaan. De nauwkeurigheid was echter nog nooit zó hoog, vertelt van den Broeck.

Stiekem gaat het hier dus niet alléén om het testen van Einstein’s theorie. Het illustreert ook wat voor extreem nauwkeurige klokken er tegenwoordig gebouwd kunnen worden.

Bronnen: ScienceAlert, Phys.org, NIST

Beeld: NIST

Lees ook: 

KIJK 6/2018Ben je geïnteresseerd in de wereld van wetenschap & technologie en wil je hier graag meer over lezen? Bestel dan hier ons nieuwste nummer. Abonnee worden? Dat kan hier!







Podcast KIJK en luister via JUKE



Meer Nieuws