Ten zegar nie pomyli się przez 14 miliardów lat

Najnowszy zegar atomowy, nad którym prace już trwają, ma być 100 razy dokładniejszy od obecnie dostępnych rozwiązań. Współczesny rekordzista - brytyjski CsF2 może pomylić się o 1 sekundę raz na 138 milionów lat. Takie urządzenia wykorzystuje się w precyzyjnych satelitach GPS oraz do eksperymentów badających fundamentalne prawa fizyki.

Zegary atomowe do pomiaru czasu wykorzystują drgania elektronów w atomach wywoływanych działaniem laserów. Cząsteczki obdarzone elektrycznym ładunkiem ujemnym są podatne na wpływ pola elektromagnetycznego, co może zaburzać ich zachowanie. Zamiast elektronów można jednak wykorzystać neutrony, które są cięższe i gęsto upakowane w jądrze atomowym. Warunki zewnętrzne nie mają zatem bezpośredniego na ich zachowanie, przez co możliwe jest dokonanie bardziej precyzyjnych pomiarów.

- Za pomocą lasera można wpłynąć na orientację elektronów i tym samym wykorzystać neutrony w roli wahadła odmierzającego czas. Jako, że neutrony są gęsto upakowane we wnętrzu jądra atomowego, czynniki zewnętrzne w znaczący sposób nie wpływają na ich drgania - powiedział Corey Campbell, jeden z naukowców biorących udział w projekcie stworzenia ultradokładnego zegara neutronowego.

W urządzeniu będzie zastosowany mechanizm wzbudzania jonu toru 229 przy pomocy lasera petahercowego. Niestety, zegar będzie musiał pracować w temperaturze bliskiej zera absolutnego, normalnie uzyskiwanej za pomocą lasera. W tym wypadku jednak podstawowy laser będzie wykorzystywany do wzbudzenia jonów. Badacze wymyślili zatem, że obok toru 229 znajdziemy tor 232. Pierwiastek ten reaguje na inną częstotliwość niż tor 229, co nie zaburza przebiegu samego procesu.

Z perspektywy czysto technicznej stworzenie zegara neutronowego byłoby możliwe już teraz, gdyby nie jeden drobny szczegół. Naukowcy nie wiedzą jaka dokładnie częstotliwość jest w stanie wzbudzić jądro toru w pożądany przez nich sposób.