Lepsza sekunda
Zegary atomowe, wyznaczające oficjalnie przyjęty czas, wykazują stratę jednej sekundy na każde 200 milionów lat. Tak wysoka dla laika dokładność, przestała satysfakcjonować badaczy czasu. Metrolodzy uważają, że doprecyzowanie standardów pomiaru czasu może poprawić nawigację statków kosmicznych oraz otworzyć drogę do odkrycia praw nowoczesnej fizyki. W zagrożonej pozycji znalazły się więc zegary, zaprogramowane na odbieranie ściśle określonych częstotliwości mikrofal. Naukowcy chcą je zastąpić ulepszonymi urządzeniami odbierającymi światło widzialne o wyższej częstotliwości.
Większa precyzja
Na początku 2018 roku Międzynarodowe Biuro Miar i Wag we francuski mieście Sèvres wyznaczyło zespół ekspertów, których zadaniem było zaplanowanie zadań zmierzających do zredefiniowania podstawowej jednostki czasu – sekundy w znormalizowanym układzie jednostek miar. Jedno z zadań udało się już zrealizować fizykom z Narodowego Instytutu Standardów i Technologii w Kolorado. Dzięki zastosowaniu zegarów optycznych uzyskali oni stukrotną poprawę dokładności nad najlepszymi zegarami mikrofalowymi.
Stosowane dotychczas zegary atomowe opierają się na ściśle określonych częstotliwościach wiązki mikrofalowej, umożliwiających wzbudzenie atomów cezu-133 na wyższy poziom energetyczny. Już w 1967 roku sekundę zdefiniowano jako 9,192,631,770 cykli wiązki dostosowanej do standardu wyznaczonego dla atomu cezu.
Częstotliwość światła widzialnego jest około 100 tysięcy razy wyższa niż mikrofal, co może przyczynić się do poprawienia precyzji pomiaru czasu. Ze względu na wyjątkową czułość zegarów optycznych, nawet najmniejsze zaburzenie ruchu atomów może zaburzać pomiary. Rozwiązaniem tego problemu okazało się wykorzystanie laserów umożliwiających stabilizację atomów w pożądanym położeniu.
Naukowcy z Kolorado przeprowadzili pomiary na dwóch zegarach optycznych, wykorzystując wiązki lasera do ustabilizowania kilku tysięcy atomów Iterbu, wzbudzając następnie ściśle określoną przemianę energii w atomach. W warunkach badania stwierdzono, że odczyty z obu zegarów zgadzają się ze sobą 100 razy bardziej niż najlepsze zegary cezowe (błąd o sekundę na kilkadziesiąt miliardów lat).
Sceptycy podkreślają jednak, że aby zmienić definicję sekundy, konieczne jest prowadzenie dalszych wieloośrodkowych badań. Wskazują bowiem na możliwe zaburzenia dokładności odczytu czasu z zegarów funkcjonujących w ściśle określonych warunkach jednego laboratorium.
Źródło: artykuł pochodzi z prowadzonego przeze mnie bloga, poświęconego informacjom ze świata nauki i technologii.