Verouderen we in de ruimte sneller dan op aarde? Een cesium-atoomklok zou het antwoord kunnen bieden

Op 22 april is het Internationale Ruimtestation verwelkomde een nieuw instrument, de uiterst nauwkeurige Pharao-klok (voor het Project for an Atomic Clock with Cooling of Atoms in Orbit), als onderdeel van de ACES-missie (Atomic Clock Ensemble in Space) van de Europese Ruimtevaartorganisatie ESA. Dankzij vrijwel onbeweeglijke atomen waarvan de eigenschappen met behulp van lasers worden onderzocht, wijkt het tikken van Farao slechts één seconde af per 300 miljoen jaar (minder dan een minuut sinds de oerknal). Hiermee kunnen we de voorspellingen van de algemene relativiteitstheorie, die stelt dat we verouderen op grotere schaal dan op aarde, op een manier die nog nooit eerder is voorgekomen, toetsen. Deze voorspelling is al bevestigd, maar ACES moet de nauwkeurigheid nog twintig keer verbeteren. In de hoop een ander kloktempo te vinden dan verwacht, een teken dat er nieuwe krachten in de natuur aan het werk zijn.

De ontsteking van Pharao is al sinds begin mei aan de gang en er zijn meerdere weken van testen en kalibratie gepland voordat het experiment zelf kan beginnen. Het werd tijd. De ideeën en de eerste testen die het laboratorium Kastler-Brossel en het observatorium van Parijs hebben uitgevoerd, zijn al bijna dertig jaar oud. Het project heeft herhaaldelijk vertraging opgelopen door financiële en technische problemen, zoals de bouw van een ultrahoog vacuümkamer om de atomen te beschermen tegen een eventuele botsing, of de vervaardiging van een optisch systeem dat rekening moet houden met ruimtebeperkingen. Hij heeft zelfs heb twee keer op het punt gestaan ​​om op te geven. Maar, meer dan tien jaar te laat, zijn wetenschappers er klaar voor om dit technologische juweeltje, ontwikkeld door Franse bedrijven, met name Thales en Sodern, te gebruiken. "Gelukkig heeft deze tijdsduur de relevantie van het experiment niet in gevaar gebracht", verzekert Didier Massonnet, projectmanager van de missie bij het Franse Nationale Centrum voor Ruimtestudies (CNES). Geen enkele meting van de tijdversnelling op grote hoogte heeft de nauwkeurigheid bereikt die Pharao nastreeft. Er werden veel nauwkeurigere klokken ontwikkeld, maar deze bleven op aarde. Het record is een afwijking van een kwart seconde over 10 miljard jaar. De ACES-missie zal naar verwachting dertig maanden duren, een voldoende periode om de doelstellingen te verwezenlijken.

Pharao is niet alleen in de ruimte. Om vergelijkingen mogelijk te maken, is het systeem via radio- en laserverbindingen met de aarde verbonden. Bovendien wordt een andere klok, een zogenaamde "maser", op waterstof gebruikt om onvolkomenheden in Pharao te meten en te corrigeren.

U hebt nog 14,83% van dit artikel te lezen. De rest is gereserveerd voor abonnees.