Tak precyzyjnego zegara atomowego jeszcze nie było. Nowy spóźnia się 1 sekundę na 300 miliardów lat
Naukowcy przekonują, że jego precyzja może pozwolić nam rozwiązać wciąż pozostające poza naszym zasięgiem zagadki wszechświata.
Wynalezienie i skonstruowanie precyzyjnego zegara atomowego to jedno. Równie ważne jednak jest znalezienie odpowiednich dla niego zastosowań.
Naukowcy z Uniwersytetu Wisconsin-Madison przekonują, że opracowany przez nich zegar optyczny może późnić się co najwyżej o jedną sekundę na każde trzysta miliardów lat. Zważając na fakt, że wszechświat ma zaledwie 13,8 mld lat, a Ziemia zniknie w ogniu powiększającego się Słońca „już” za 5-6 miliardów lat można śmiało stwierdzić, że pierwszej spóźnionej sekundy nigdy na Ziemi nie zobaczymy.
Najdokładniejszy zegar atomowy w historii
Deep Space Atomic Clock (DSAC) to optyczny zegar atomowy testowany przez ostatnie dwa lata na orbicie. Co do zasady zegary atomowe śledzą poziomy energetyczne elektronów. Gdy elektron zmienia powłokę emituje lub pochłania promieniowanie o charakterystycznej dla danego pierwiastka częstotliwości. Optyczne zegary atomowe mierzą czas za pomocą lasera precyzyjnie dopasowanego do tejże częstotliwości.
W przypadku DSAC jednak badacze wykorzystywali laser do pomiarów sześciu niezależnych atomów strontu umieszczonych w jednej i tej samej komorze próżniowej. Z uwagi na to, że wszystkie znajdowały się dokładnie w takich samych warunkach naukowcy wpadli na zupełnie nowe zastosowania dla takich zegarów. Wszystko wskazuje na to, że osiągana przez zegar precyzja pozwoli w przyszłości poszukiwać fal grawitacyjnych, a być może nawet odkryć istotne informacje na temat ciemnej materii.
Wykorzystanie kilku niezależnych zegarów atomowych naraz sprawia, że badacze eliminują wpływ precyzji lasera, a tym samym są w stanie osiągnąć niespotykaną dotąd precyzję pomiaru. Fakt ten ma także wymiar praktyczny - stworzenie takiego zegara wymaga teraz wykorzystania laserów dostępnych komercyjnie.
Naukowcy natychmiast postanowili sprawdzić jak precyzyjnie są w stanie ustalić różnice między poszczególnymi zegarami (grupami atomów), znajdującymi się w nieznacznie różnych warunkach. Po przeprowadzeniu tysiąca pomiarów udało się ustalić, że zegar jest w stanie wykryć różnicę między dwoma atomami na poziomie jednej sekundy na każde 300 mld lat, co stanowi nowy rekord dla dwóch zegarów oddzielonych od siebie przestrzennie.
Warto jednak zauważyć, że nie jest to rekord absolutny, bowiem w tym samym wydaniu magazynu Nature, inny zespół z Kolorado opisał swój eksperyment, w którym udało mu się wykryć dziesięciokrotnie mniejszą różnicę częstotliwości w rozproszonej chmurze atomów. Warto jednak zauważyć, że w tym przypadku konieczne było zastosowanie najnowocześniejszych i najprecyzyjniejszych laserów, podczas gdy grupa z UW-Madison używała sprzętu dostępnego komercyjnie.
