Naukowcy stworzyli najdokładniejszy jak dotąd zegar atomowy, który przestawia się tylko o jedną sekundę raz na 30 miliardów lat.

Naukowcy opracowali najdokładniejszy i najdokładniejszy jak dotąd zegar atomowy – jeśli uruchomiłbyś go przez dwa razy w czasie większym niż obecny wiek wszechświata, przesunąłby się tylko o jedną sekundę. Może to nie tylko ulepszyć usługi takie jak GPS, ale pomóc naukowcom zbadać, w jaki sposób grawitacja zakrzywia przepływ czasu na odległościach submilimetrowych.
➔ PRZECZYTAJ TAKŻE: Pierwsza sieć splątanych kwantowo zegarów atomowych
Zegarek z Myszką Miki doskonale odmierza czas na co dzień – dokładność co do sekundy w większości przypadków nie ma znaczenia – na przykład podczas spotkań czy lunchów. Jednak w przypadku skomplikowanych wydarzeń, takich jak loty kosmiczne, różnice ułamków sekundy mogą oznaczać różnicę między wyskakującymi korkami od szampana w sterowni a najdroższymi eksplozjami, jakie może wywołać człowiek.
Zegary atomowe to niezwykle precyzyjne instrumenty umożliwiające dokonywanie tych imponujących wyczynów. Działają na zasadzie liczenia niezwykle przewidywalnych wibracji niektórych atomów – na przykład cezu-133 „tyka” dokładnie 9.192.631.770 razy na sekundę, co od lat sześćdziesiątych XX wieku jest używane do oficjalnego określania długości sekundy. Ich dokładność wynosi jedną sekundę na 300 milionów lat.
Teraz naukowcy z JILA opracowali zegar atomowy, który jest znacznie dokładniejszy. Opiera się na kilku rozwiązaniach, które zespół stworzył na przestrzeni lat. Po pierwsze, nie wykorzystuje atomów cezu, ale stront (Sr, łac. strontium), który tyka z niesamowitą częstotliwością 429 bilionów razy na sekundę. Zamiast mierzyć czas za pomocą mikrofal, ten rodzaj zegara atomowego wykorzystuje widzialne fale świetlne, które mają znacznie wyższą częstotliwość.
Dziesiątki tysięcy atomów strontu są uwięzione w swego rodzaju siatce laserowej, czyli „sieci optycznej”, która utrzymuje je na miejscu podczas wykonywania przewidywalnego tańca. Posiadanie tak wielu obiektów w jednym miejscu pomaga zwiększyć precyzję, ponieważ w ciągu miliardów lat spadają one tylko o jedną sekundę.
Nowy zegar atomowy zespołu JILA podnosi dokładność do rekordowego poziomu, wykorzystując płytszą i delikatniejszą pułapkę świetlną. Zapobiega to dwóm źródłom błędów, które często pojawiają się w zegarach atomowych z siecią optyczną – wpływom światła lasera i zderzaniu się atomów.
Ten nowy projekt najwyraźniej zapewnia czas z dokładnością do 8,1 części na 10 kwintylionów (10, po których następuje 19 zer). Innymi słowy, zegar przesunąłby się tylko o jedną sekundę, gdyby działał 30 miliardów lat – to ponad dwukrotnie więcej niż obecny wiek Wszechświata. To jest niesamowita dokładność!

Tę zadziwiającą precyzję można wykorzystać do pomiaru czasu lepiej niż kiedykolwiek wcześniej, udoskonalając technologie takie jak GPS i komunikacja. Może jednak pomóc w zbadaniu samej fizyki – w końcu grawitacja może zmienić tempo upływu czasu, a ten instrument może mierzyć tę różnicę na odległość wokół grubości pojedynczego włosa.
Ten zegar jest tak precyzyjny, że może wykryć drobne efekty przewidywane przez teorie takie jak ogólna teoria względności, nawet w skali mikroskopowej. To przesuwanie granic możliwości pomiaru czasu.
– powiedział Jun Ye, autor badania
Wyniki badania zostały zaakceptowane do publikacji w czasopiśmie Physical Review Letters i są obecnie dostępne w formie przeddruku w serwisie ArXiv.
➔ Obserwuj nas w Google News, aby być na bieżąco!
źródło: NIST | New Atlas
zdjęcie wykorzystane we wpisie pochodzi z Depositphotos