Ceasul atomic care pierde doar o secundă la fiecare 300 de miliarde de ani. Cum funcționează?

Un grup de fizicieni a anunțat unul dintre cele mai performante ceasuri atomice realizate vreodată. Dispozitivul ar putea ajuta la căutarea materiei întunecate sau la căutarea undelor gravitaționale, spun oamenii de știință.

Se spune că instrumentul măsoară timpul cu o precizie atât de mare încât va pierde doar o secundă la fiecare 300 de miliarde de ani, permițând măsurători mai exacte ale undelor gravitaționale, ale materiei întunecate și ale altor fenomene fizice. Un studiu bazat pe cercetarea condusă de University of Wisconsin-Madison a fost publicat în revista Nature.

• Ce s-ar putea ascunde la interiorul găurilor negre?
• Cea mai veche poveste de pe Pământ ar putea avea 100.000 de ani

„Ceasurile cu rețea optică sunt deja cele mai bune ceasuri din lume, iar aici obținem acest nivel de performanță pe care nimeni nu l-a mai văzut până acum”, a declarat Shimon Kolkowitz, profesor de fizică la Universitatea Wisconsin-Madison și autor principal al studiului.

Ceasurile atomice necesită cele mai sofisticate lasere din lume

În general, ceasurile atomice sunt ceasuri care urmăresc rezonanțele frecvențelor atomice, de obicei ale atomilor de cesiu sau rubidiu. Acest proces permite acestor ceasuri să măsoare timpul cu un grad ridicat de precizie. Ceasul atomic Deep Space Atomic Clock al NASA este un exemplu de experiment spațial, care a testat această tehnologie pe orbită timp de doi ani.

Ceasurile atomice funcționează prin urmărirea nivelurilor energetice ale electronilor. „Atunci când un electron își schimbă nivelurile de energie, acesta absoarbe sau emite lumină cu o frecvență identică pentru toți atomii unui anumit element”, a explicat universitatea în același comunicat.

„Ceasurile atomice optice păstrează timpul prin utilizarea unui laser și necesită unele dintre cele mai sofisticate lasere din lume pentru a păstra un timp precis.”

Noul studiu a creat un ceas care a separat atomii de stronțiu într-o linie, într-o singură cameră de vid. Echipa a folosit un „laser relativ prost”, așa cum l-au numit, care totuși a reușit să producă niveluri aproape record de măsurare.

Cercetătorii au detectat o diferență între două ceasuri atomice

Dacă au îndreptat laserul asupra unui singur ceas, laserul a excitat electronii din același număr de atomi timp de doar o zecime de secundă. Dar cu două ceasuri în același timp, atomii au rămas excitați timp de 26 de secunde, scrie Space.com.

„În mod normal, laserul nostru ar limita performanța acestor ceasuri”, a declarat Kolkowitz. „Dar pentru că ceasurile se află în același mediu și experimentează exact aceeași lumină laser, efectul laserului dispare complet”.

Grupul a încercat apoi să măsoare cu precizie diferențele dintre ceasuri. Echipa a rulat experimentul de peste 1.000 de ori pentru a măsura diferența, descoperind o mai mare precizie în această măsurare în timp.

În cele din urmă, cercetătorii au detectat o diferență între două ceasuri atomice „care ar corespunde faptului că acestea ar fi în dezacord unul cu celălalt cu doar o secundă la fiecare 300 de miliarde de ani – o măsură de precizie a cronometrării care stabilește un record mondial pentru două ceasuri separate spațial”, a precizat universitatea.

Vă recomandăm să mai citiți și:

Cum a apărut viața pe Pământ? Un element cheie s-ar fi format în norii de praf cosmic înainte de a ajunge pe Terra

Cercetătorii au creat un mecanism general care poate inhiba creșterea bacteriană

Oamenii de știință dezvăluie unde ar putea să își aibă originea schizofrenia în creier

O gaură neagră simulată a oferit detalii necunoscute până acum despre câmpurile magnetice