To najbardziej precyzyjny zegar. Gubi sekundę na 30 miliardów lat

Fizycy opracowali nowy, jeszcze dokładniejszy zegar atomowy. Gubi zaledwie sekundę na 30 miliardów lat. Najprecyzyjniejsze urządzenie, jakie kiedykolwiek zbudowano, zostało skonstruowane przez naukowców z JILA (Joint Institute for Laboratory  Astrophysics), wspólnej instytucji Narodowego Instytutu Standardów i Technologii (NIST) i University of Colorado Boulder.

Oczywiście z tradycyjnym zegarkiem, takim, jaki nosimy na ręce, czy wieszamy na ścianie, nie ma nic wspólnego. Jest tak naprawdę pułapką atomową, która więzi dziesiątki tysięcy atomów w jednym miejscu i mierzy czas poprzez oświetlanie ruchu elektronów widzialnymi falami światła o wysokiej częstotliwości.

Standardowa sekunda ustalana jest na podstawie atomu cezu. Nowy zegar wykorzystuje przechłodzone atomy strontu. Jak podaje serwis Science Alert jest dwa razy dokładniejszy i precyzyjniejszy od poprzedniego rekordzisty. - Ten zegar jest tak precyzyjny, że może wykrywać drobne efekty przewidziane przez teorie takie jak ogólna teoria względności, nawet w skali mikroskopowej — powiedział Jun Ye, fizyk NIST i JILA. - Przesuwa granice tego, co jest możliwe w pomiarze czasu.

Ogólna teoria względności to teoria Einsteina, która opisuje, w jaki sposób grawitacja jest powodowana przez zakrzywienie przestrzeni i czasu. Jednym z kluczowych przewidywań ogólnej teorii względności jest to, że sam czas jest pod wpływem grawitacji — im silniejsze pole grawitacyjne, tym wolniej płynie czas.

Nowy zegar jest tak precyzyjny, że może wykryć relatywistyczne efekty pomiaru czasu w skali submilimetrowej. Mówiąc prościej, wystarczy podnieść lub obniżyć go o grubość ludzkiego włosa, aby dostrzec niewielką zmianę w upływie czasu spowodowaną przez wpływ grawitacji.

Wpływ grawitacji na czas będzie niezwykle istotny, gdy ludzie postanowią wdrożyć oddzielną strefę czasową dla Księżyca. Tam zegary chodzą o 58,7 mikrosekundy szybciej każdego dnia w porównaniu z zegarami na Ziemi. Taka precyzja umożliwia również dokładniejszą nawigację i eksplorację kosmosu. Nawet niewielkie błędy w pomiarze czasu mogą prowadzić do błędów nawigacyjnych, które rosną wykładniczo wraz z odległością podróży.

Zastosowane w konstrukcji zegara metody łapania i kontrolowania atomów mogą być także wykorzystane do osiągania kolejnych przełomów podczas konstruowania komputerów kwantowych. - Eksplorujemy granie nauki o pomiarach - powiedział Ye. - Kiedy możesz mierzyć rzeczy z taką precyzją, zaczynasz dostrzegać zjawiska, o których do tej pory mogliśmy jedynie teoretyzować.

Wyniki badań zostały opublikowane na serwerze preprintów arXiv przed ich publikacją w Physical Review Letters , recenzowanym czasopiśmie naukowym.