In een andere verificatie van de geldigheid van Einsteins algemene relativiteitstheorie, gepubliceerd in Natuurfotonica , wetenschappers van het RIKEN Center for Advanced Photonics en Cluster for Pioneering Research, met collega's, twee fijn afgestemde optische roosterklokken hebben gebruikt, één aan de basis en één op de 450 meter lange sterrenwachtvloer van Tokyo Skytree, om nieuwe ultraprecieze metingen te doen van het tijddilatatie-effect voorspeld door de algemene relativiteitstheorie van Einstein.

Einstein theoretiseerde dat het kromtrekken van tijd-ruimte door zwaartekracht werd veroorzaakt door massieve objecten. In lijn met, de tijd loopt langzamer in een diep zwaartekrachtveld dan in een ondieper. Dit betekent dat de tijden aan de voet van de Skytree-toren iets langzamer lopen dan aan de top.

De moeilijkheid bij het daadwerkelijk meten van de verandering in hoe snel klokken in verschillende zwaartekrachtvelden lopen, is dat het verschil erg klein is. Het uitvoeren van een strenge test van de relativiteitstheorie vereist ofwel een zeer nauwkeurige klok of een groot hoogteverschil. Een van de beste metingen tot nu toe heeft betrekking op grote en complexe klokken zoals die zijn ontwikkeld door de RIKEN-groep, die een hoogteverschil van ongeveer een centimeter kan meten. Buiten het laboratorium, de beste tests zijn uitgevoerd door satellieten, met hoogtes die duizenden kilometers verschillen. Dergelijke ruimte-experimenten hebben elke schending van de algemene relativiteitstheorie beperkt tot ongeveer 30 delen per miljoen, een enorm nauwkeurige meting die in wezen aantoont dat Einstein gelijk heeft.

De wetenschappers van RIKEN en hun medewerkers namen de taak op zich om verplaatsbare optische roosterklokken te ontwikkelen die vergelijkbaar nauwkeurige relativiteitstests konden uitvoeren, maar op de grond. Het uiteindelijke doel, echter, is niet om Einstein te bewijzen of te weerleggen. Volgens Hidetoshi Katori van RIKEN en de Universiteit van Tokyo, die de groep leidde, "Een andere belangrijke toepassing van ultraprecieze klokken is het waarnemen en gebruiken van de kromming van ruimtetijd door zwaartekracht. klokken kunnen kleine hoogteverschillen onderscheiden, waardoor we de zwelling van de grond kunnen meten op plaatsen zoals actieve vulkanen of vervorming van de aardkorst, of om de referentie voor hoogte te definiëren. We wilden aantonen dat we deze nauwkeurige metingen overal buiten het laboratorium konden uitvoeren, met verplaatsbare apparaten. Dit is de eerste stap in de richting van het maken van ultraprecieze klokken tot echte apparaten."

De sleutel tot het technische hoogstandje was om de klokken van laboratoriumformaat te miniaturiseren tot draagbare apparaten en ze ongevoelig te maken voor omgevingsgeluiden zoals temperatuurveranderingen, trillingen, en elektromagnetische velden. Elk van de klokken was ingesloten in een doos met magnetisch schild, ongeveer 60 centimeter aan elke kant. De verschillende laserapparaten en elektronische controllers die nodig waren voor het vangen en ondervragen van de atomen die in een rooster waren opgesloten, waren ondergebracht in twee in een rek te monteren dozen. De twee klokken waren verbonden door een optische vezel om de telnoot te meten. parallel, de wetenschappers voerden laserafstandsmetingen en zwaartekrachtmetingen uit om onafhankelijk het verschil in zwaartekrachtveld voor de twee klokken te evalueren.

Het cijfer dat ze bereikten voor schendingen van de algemene relativiteitstheorie was een andere validatie van de theorie van Einstein, zoals anderen vroeger. Wat is de sleutel tot het experiment, volgens Katori, is dat ze dit hebben aangetoond met een precisie die vergelijkbaar is met de beste ruimtegebaseerde metingen, maar met behulp van verplaatsbare apparaten die op de grond werken. In de toekomst, de groep is van plan om klokken honderden kilometers van elkaar te vergelijken om de langdurige opwaartse en neerwaartse druk van de grond te volgen, een van de mogelijke toepassingen van ultraprecieze klokken.