Ajanmittausta 19. numerolla
Singaporen kansallisen yliopiston Centre for Quantum Technologies -keskuksen ryhmä on rakentanut sen, mitä se sanoo tarkimmaksi atomikelloksi tähän mennessä. Laite käyttää yksittäistä luteium-ionia ja mittaa atomin värähtelyn 19 desimaalin tarkkuudella. Tutkijat raportoivat epävarmuudeksi noin 1 x 10⁻¹⁹, alhaisimman koskaan optiselle atomikellolle kirjatun. Työ julkaistiin Nature-lehdessä 23. syyskuuta.
Optiset kellot toimivat laskemalla valoa, jonka atomi absorboi vaihtaessaan energiatilaa. Mitä vakaampi tämä taajuus on, sitä parempi kello. Luteiumin siirtymä on poikkeuksellisen herkkä lämpötilalle ja magneettikentille, mikä auttaa.
Kaksi kelloa, yksi vastaus
Testatakseen suunnittelua ryhmä rakensi kaksi kelloa ja antoi niiden käydä rinnakkain 200 tuntia. Pari oli yhtä mieltä 5,7 x 10⁻¹⁹ sisällä. Tutkijoiden mukaan tämä on tarkin koskaan raportoitu kahden kellon vertailu.
Ryhmä keksi myös tekniikan, jota se kutsuu hyperhienojakautumiseksi, kellon siirtymän määrittelemiseksi, ja mittasi ionien korkeuden alle millimetrin tarkkuudella. Pienet erot korkeudessa ovat merkityksellisiä, koska painovoima muuttaa ajan kulkua.
Miksi sillä on väliä
Tarkempi kello voisi auttaa fyysikoita testaamaan, muuttuvatko luonnonvakiot ajan myötä, ja voisi tukea uusia tapoja määritellä sekunti. Nykyinen määritelmä perustuu cesiumiin, joka tikittää mikroaaltotaajuuksilla. Optiset kellot käyvät satojatuhansia kertoja nopeammin, mikä tekee niistä vaikeampia rakentaa mutta paljon tarkempia.
Tulos on 41 prosentin parannus edelliseen ennätyksen haltijaan, ryhmä sanoo. Muut alalla varoittavat, että ennätysväitteet riippuvat siitä, miten epävarmuus mitataan, ja että tällaisten suunnitelmien siirtäminen laboratoriosta vie vuosia. Siitä huolimatta kahden riippumattoman kellon välinen vertailu antaa mittaukselle poikkeuksellista painoarvoa. Tutkijat aikovat nyt tehdä lisäajoja epävarmuuden vähentämiseksi.