在他的狭义相对论中，爱因斯坦提出了一个假设，根据这个假设，无论在什么条件下，光速总是不变的。然而，根据量子引力的理论模型，这种时空的均匀性可能不适用于粒子。物理学家们现在已经通过对德国物理技术中心(PTB)的两个光学镱钟的首次长期比较验证了这一假设。这些原子钟的误差仅为100亿年中的1秒，因此有可能测量出镱中电子运动的极小偏差。但是，当时钟在空间中定向不同时，科学家们并没有发现任何变化。由于这一结果，目前通过实验测试时空对称性的极限已经大大提高了100倍。此外，还证实了小于4 × 10E-18的光学镱钟具有极小的系统测量不确定度。由PTB和特拉华大学的物理学家组成的团队在最新一期的《科学》杂志上发表了他们的研究结果自然。

这是历史上最著名的物理实验之一:早在1887年，迈克尔逊和莫雷就证明了爱因斯坦后来以理论的形式表达的东西。在旋转干涉仪的帮助下，他们比较了两条垂直运行的光轴上的光速。这个实验的结果成为爱因斯坦狭义相对论的基本陈述之一:光的速度在空间的所有方向上都是一样的。现在有人可能会问:这种空间对称性(以亨德里克·安东·洛伦兹命名)是否也适用于物质粒子的运动?或者在能量保持不变的情况下，这些粒子沿着哪个方向运动得更快或更慢?特别是对于高能粒子，量子引力的理论模型预测了对洛伦兹对称的破坏。

现在，为了高精度地研究这个问题，人们用两个原子钟进行了实验。这些原子钟的频率分别由存储在陷阱中的单个Yb+离子的共振频率控制。虽然Yb+离子的电子在基态具有球对称分布，但在激发态它们表现出明显的拉长波函数，因此主要沿着一个空间方向运动。波函数的方向是由施加在时钟内部的磁场决定的。在两个时钟中，电场方向被选为近似成直角。这些时钟牢固地安装在实验室里，每天(更准确地说:每23.9345小时)与地球一起相对于恒星旋转一次。如果电子的速度取决于空间中的方向，这将导致两个原子钟之间的频率差异，这种频率差异将与地球的自转一起周期性地发生。为了能够从任何可能的技术影响中清楚地区分这种影响，对Yb+时钟的频率进行了1000多个小时的比较。在实验期间，从几分钟到80小时的可访问周期持续时间范围内，没有观察到两个时钟之间的变化。对于Yb+离子的原子结构的理论解释和计算，PTB的团队与特拉华大学(美国)的理论家合作。 The results that have now been obtained have improved the limits set in 2015 by researchers from the University of California, Berkeley with Ca+ ions drastically by a factor of 100.

在总测量时间的平均值上，两个时钟的相对频率偏差小于3 × 10E-18。这证实了先前估计的时钟的综合不确定性为4 × 10E-18。此外，这是表征光学原子钟在这种精度水平上的重要一步。只有在大约100亿年之后，这些时钟才可能彼此偏离一秒。