Nowy najdokładniejszy zegar świata
Naukowcy z National Institute of Standards and Technology w Boulder, w stanie Kolorado, zaprezentowali właśnie światu najdokładniejszy zegar świata. Właściwie to zegary są dwa i są one tak dokładne, że mogłyby zmierzyć cały czas od początku wszechświata z dokładnością co do sekundy.
Naukowcy z National Institute of Standards and Technology w Boulder, w stanie Kolorado, zaprezentowali właśnie światu najdokładniejszy zegar świata. Właściwie to zegary są dwa i są one tak dokładne, że mogłyby zmierzyć cały czas od początku wszechświata z dokładnością co do sekundy (lub alternatywnie - gdyby tylko można mierzyć z ich pomocą odległość to podałyby one średnicę Ziemi co do jednego atomu).
Zegary te mogą się pochwalić precyzją 10-18, a zbudowano dwa aby według jednego można było sprawdzić dokładność drugiego. Działają one w dość prosty sposób - mierzy się w nich częstotliwość światła emitowanego przez atom gdy jego elektrony zmieniają swój stan.
Niestety w innych zegarach tego typu atomy drgają cały czas co wywołuje efekt Dopplera, który zmienia częstotliwość światła wpływając na dokładność pomiarów. Do tego dochodzi jeszcze wywołany oddziaływaniem pola elektrycznego efekt Starka polegający na rozszczepieniu oraz przesunięciu linii spektralnych atomu wysyłającego kwanty świetlne.
Zbudowanie tak dokładnych zegarów było możliwe dzięki stworzeniu optycznej siatki, która utrzymuje atomy w miejscu. Stworzono ją poprzez odbicie wiązki lasera od lustra - dzięki czemu powstała stojąca fala światła zdolna do złapania atomów. Następnie drugi laser został skierowany w atomy aby zbadać dokładnie jak często ich elektrony zmieniają swój stan.
Optyczna siatka pozwoliła zatem wyeliminować efekt Dopplera, jednak pole elektryczne związane ze światłem generowało efekt Starka - co jednak udało się wyeliminować dzięki zastosowaniu w zegarach atomów iterbu - metalu z grupy lantanowców - w którym zmiany stanów elektronowych nie prowadzą do zmiany częstotliwości .
Nowe zegary są tak dokładne, że potrafią wykrywać wywoływane przez grawitację przesunięcie ku czerwieni - a zatem potrafią wykrywać wysokość z dokładnością co do centymetra (obecnie udawało się tego dokonać przy użyciu zegarów z dokładnością do kilkudziesięciu metrów). Mogą one pomóc w wielu badaniach dotyczących fundamentalnych pytań w fizyce, ale nie tylko - bo także mogą być pomocne w badaniach hydrologicznych, geologicznych czy klimatologicznych.
Już teraz ich twórcy pracują nad nową, jeszcze dokładniejszą wersją.
Źródło:
