Η μέτρηση του χρόνου απέκτησε ένα νέο σημείο αναφοράς. Ερευνητές του National University of Singapore ανέπτυξαν δύο ανεξάρτητα οπτικά ατομικά ρολόγια που βασίζονται σε ιόντα λουτετίου και συμφώνησαν με ακρίβεια μέχρι το 19ο δεκαδικό ψηφίο.
Ένα ρολόι που χάνει ένα δευτερόλεπτο σε 260 δισεκατομμύρια χρόνια
Το νέο σύστημα θα έχανε ή θα κέρδιζε μόλις ένα δευτερόλεπτο σε περισσότερα από 260 δισεκατομμύρια χρόνια. Η επίδοση είναι περίπου τέσσερις φορές καλύτερη από εκείνη του προηγούμενου κορυφαίου σχεδιασμού, ο οποίος βασιζόταν σε ιόντα ασβεστίου.
Η συσκευή δεν μετρά τον χρόνο με μηχανικά εξαρτήματα. Παρακολουθεί τη συχνότητα του φωτός που απαιτείται για να μεταβεί ένα ηλεκτρόνιο του ιόντος λουτετίου σε υψηλότερη ενεργειακή κατάσταση. Ένα laser «κλειδώνει» πάνω σε αυτή τη σταθερή συχνότητα και οι ταλαντώσεις του λειτουργούν ως εξαιρετικά ακριβή ticks.
Η αξιοπιστία κρίθηκε από δύο ρολόγια
Το σημαντικό στοιχείο δεν είναι μόνο η θεωρητική εκτίμηση της ακρίβειας. Η ομάδα κατασκεύασε δύο ανεξάρτητα ρολόγια λουτετίου και συνέκρινε απευθείας τις μετρήσεις τους. Οι δύο έξοδοι συμφώνησαν σε επίπεδο που αντιστοιχεί σε σχετική διαφορά 5,7 × 10⁻¹⁹, μετά από περίπου 200 ώρες μέτρησης.
Το λουτέτιο είναι ελκυστικό επειδή επηρεάζεται λιγότερο από μεταβολές θερμοκρασίας και μαγνητικά πεδία σε σχέση με αρκετούς άλλους υποψήφιους. Το σύστημα λειτουργεί σε θερμοκρασία δωματίου και χρησιμοποιεί εμπορικά διαθέσιμη τεχνολογία laser, στοιχεία που μπορεί να διευκολύνουν τη σμίκρυνση και τη μεταφορά του πέρα από το εργαστήριο.
Από τη δορυφορική πλοήγηση έως τη σκοτεινή ύλη
Τα ακριβέστερα ρολόγια δεν είναι απλώς καλύτερα χρονόμετρα. Χρησιμοποιούνται στη δορυφορική πλοήγηση και μπορούν να ανιχνεύσουν απειροελάχιστες αλλαγές στο βαρυτικό πεδίο της Γης. Παράλληλα, οι συγκρίσεις τέτοιων ρολογιών προσφέρουν έναν τρόπο αναζήτησης σκοτεινής ύλης και ελέγχου θεμελιωδών θεωριών της φυσικής.
Σε πρακτικό επίπεδο, η νέα επίδοση ενισχύει και τη συζήτηση για πιθανό επανακαθορισμό του δευτερολέπτου στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων. Αυτό δεν σημαίνει ότι αλλάζει άμεσα η ώρα που δείχνουν τα καθημερινά ρολόγια. Χρειάζεται διεθνής συμφωνία και σύγκριση πολλών διαφορετικών προτύπων πριν από οποιαδήποτε αλλαγή.
Το επόμενο βήμα είναι η έξοδος από το εργαστήριο
Η ανακάλυψη είναι σημαντική επειδή συνδυάζει εξαιρετικά χαμηλή αβεβαιότητα με έναν σχεδιασμό που, σύμφωνα με την ομάδα, μπορεί να γίνει πιο συμπαγής. Ωστόσο, η ανθεκτικότητα σε πραγματικές συνθήκες, η μεταφορά του εξοπλισμού και η διατήρηση της ίδιας ακρίβειας εκτός εργαστηρίου παραμένουν ανοιχτές τεχνικές προκλήσεις.
Αν αυτά τα εμπόδια ξεπεραστούν, το λουτέτιο μπορεί να παίξει πρωταγωνιστικό ρόλο στην επόμενη γενιά προτύπων χρόνου. Η αξία του νέου ρολογιού βρίσκεται τελικά όχι μόνο στο ρεκόρ, αλλά στο ότι κάνει την ακραία ακρίβεια πιο επαναλήψιμη και πιο χρήσιμη για μετρήσεις στον πραγματικό κόσμο.
Πηγή: Nature