W skrócie
- Naukowcy z Singapuru stworzyli zegar atomowy oparty na jonie lutetu, który osiągnął rekordową dokładność pomiaru czasu do 19. miejsca po przecinku.
- Zastosowanie lutetu sprawia, że urządzenie jest niezwykle odporne na zmienne warunki środowiskowe, takie jak wahania temperatury czy pola magnetycznego.
- Urządzenie jest tak precyzyjne, że potrafi wykryć relatywistyczne spowolnienie czasu wywołane grawitacją przy różnicy wysokości wynoszącej zaledwie kilka milimetrów.
- Więcej podobnych informacji znajdziesz na stronie głównej serwisu, otwiera się w nowym oknie
Naukowcy zbudowali zegar, który mierzy czas z niespotykaną dotąd dokładnością. Wykorzystuje pojedynczy jon lutetu i jest tak precyzyjny, że pozwala zauważyć różnice w upływie czasu wynikające z wysokości nad Ziemią.
Najdokładniejszy zegar atomowy świata
Zegar powstał w Centre for Quantum Technologies w Singapurze. Badacze oparli go na lutecie, który od ponad dekady testują jako materiał do dokładnego odmierzania czasu. Wyniki opublikowane 23 września w Nature wskazują na nowy rekord.
Jak działa taki zegar? Wykorzystuje określoną zmianę poziomu energii elektronu w atomie. Można ją porównać do bardzo stabilnego rytmu. Laser dostraja się do tego rytmu, a drgania światła pozwalają liczyć kolejne ułamki sekundy.
Może cię zainteresować:
Nowy zegar zmierzył częstotliwość swojego "tykania" z dokładnością do 19. miejsca po przecinku. Naukowcy zbudowali dwa takie zegary i porównali ich pracę przez 200 godzin, a dokładność ich porównania przyniosła kolejny rekord. Co więcej, według nich, dalsze pomiary mogłyby jeszcze bardziej zmniejszyć tę niepewność.
Lutet ma dużą przewagę
Sekret urządzenia tkwi między innymi we właściwościach lutetu. Jego przejście zegarowe, czyli wykorzystywana przez zegar zmiana energii atomu, jest bardzo mało podatne na wpływ temperatury i pola magnetycznego. Dzięki temu urządzenie zachowuje wysoką dokładność nawet wtedy, gdy zmieniają się warunki otoczenia.
- Dobre właściwości oznaczają, że wysoką dokładność można osiągnąć nawet w szerokim zakresie warunków środowiskowych. Zegar lutetowy byłby stabilny nawet gdybyś przeniósł się z najgorętszego miejsca na Ziemi w Dolinie Śmierci do najzimniejszego na płaskowyżu Antarktydy - mówi dr Murray Barrett, główny badacz CQT na Narodowym Uniwersytecie Singapuru.
Zespół przez ponad dziesięć lat dopracowywał konstrukcję i opracował metodę zwaną "uśrednianiem nadsubtelnym".
Jestem przekonany, że to, co mamy teraz, jest najdokładniejszym zegarem na świecie.
Zegar może zmienić sposób mierzenia czasu
Tak niezwykła dokładność może pomóc w badaniu podstawowych praw fizyki i obserwowaniu zmian grawitacji na Ziemi. Nowe zegary są też brane pod uwagę przy zmianie definicji sekundy po 2030 roku.
Precyzja jest już tak duża, że zegary optyczne potrafią wykryć spowalnianie czasu związane z grawitacją przy różnicy wysokości liczącej zaledwie kilka milimetrów. Dlatego porównywanie najlepszych zegarów jest wyjątkowo trudne.
Kolejnym krokiem ma być zmniejszenie singapurskiego urządzenia i stworzenie wersji, którą można transportować.
Źródło: Narodowy Uniwersytet Singapuru
Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature, otwiera się w nowym oknie.
