Misurare il tempo alla 19ª cifra
Un team del Centre for Quantum Technologies della National University of Singapore ha costruito quello che afferma essere l'orologio atomico più preciso mai realizzato. Il dispositivo utilizza un singolo ione di lutezio e misura la vibrazione dell'atomo fino a 19 cifre decimali. I ricercatori hanno riportato un'incertezza di circa 1 x 10⁻¹⁹, la più bassa mai registrata per un orologio atomico ottico. Il lavoro è stato pubblicato su Nature il 23 settembre.
Gli orologi ottici funzionano contando la luce che un atomo assorbe quando cambia stato energetico. Più quella frequenza è stabile, migliore è l'orologio. La transizione del lutezio è insolitamente insensibile alla temperatura e ai campi magnetici, il che aiuta.
Due orologi, una risposta
Per testare il progetto, il team ha costruito due orologi e li ha fatti funzionare fianco a fianco per 200 ore. La coppia concordava entro 5,7 x 10⁻¹⁹. Secondo i ricercatori, questo è il confronto più preciso tra due orologi mai riportato.
Il team ha anche inventato una tecnica che chiama media iperfine per definire la transizione dell'orologio, e ha misurato l'altezza degli ioni con un'approssimazione inferiore al millimetro. Piccole differenze di altezza contano perché la gravità cambia il ritmo del tempo.
Perché è importante
Un orologio più preciso potrebbe aiutare i fisici a verificare se le costanti della natura cambiano nel tempo, e potrebbe sostenere nuovi modi di definire il secondo. La definizione attuale si basa sul cesio, che ticchetta a frequenze a microonde. Gli orologi ottici funzionano centinaia di migliaia di volte più velocemente, il che li rende più difficili da costruire ma molto più precisi.
Il risultato è un miglioramento del 41 per cento rispetto al precedente detentore del record, afferma il team. Altri nel campo avvertono che le rivendicazioni di record dipendono da come viene misurata l'incertezza, e che occorrono anni per portare tali progetti fuori dal laboratorio. Anche così, il confronto tra due orologi indipendenti dà alla misurazione un peso insolito. I ricercatori ora prevedono ulteriori cicli di prova per ridurre l'incertezza.