Pomiar czasu na 19. cyfrze
Zespół z Centrum Technologii Kwantowych na Narodowym Uniwersytecie Singapuru zbudował, jak twierdzi, najdokładniejszy jak dotąd zegar atomowy. Urządzenie wykorzystuje pojedynczy jon lutetu i mierzy drgania atomu do 19 miejsc po przecinku. Naukowcy zgłosili niepewność na poziomie około 1 x 10⁻¹⁹, najniższą zarejestrowaną dla optycznego zegara atomowego. Praca została opublikowana w Nature 23 września.
Zegary optyczne działają, licząc światło pochłaniane przez atom, gdy zmienia on stan energetyczny. Im stabilniejsza ta częstotliwość, tym lepszy zegar. Przejście lutetowe jest wyjątkowo niewrażliwe na temperaturę i pola magnetyczne, co pomaga.
Dwa zegary, jedna odpowiedź
Aby przetestować konstrukcję, zespół zbudował dwa zegary i pozwolił im działać obok siebie przez 200 godzin. Para zgadzała się w granicach 5,7 x 10⁻¹⁹. Według naukowców jest to najprecyzyjniejsze porównanie dwóch zegarów, jakie kiedykolwiek zgłoszono.
Zespół wynalazł także technikę, którą nazywa uśrednianiem nadsubtelnym, aby zdefiniować przejście zegarowe, i zmierzył wysokość jonów z dokładnością poniżej milimetra. Niewielkie różnice wysokości mają znaczenie, ponieważ grawitacja zmienia tempo upływu czasu.
Dlaczego to ważne
Dokładniejszy zegar mógłby pomóc fizykom sprawdzić, czy stałe natury zmieniają się w czasie, i mógłby wspierać nowe sposoby definiowania sekundy. Obecna definicja opiera się na cezie, która tyka na częstotliwościach mikrofalowych. Zegary optyczne działają setki tysięcy razy szybciej, co czyni je trudniejszymi w budowie, ale znacznie bardziej precyzyjnymi.
Wynik to 41-procentowa poprawa w stosunku do poprzedniego rekordzisty, twierdzi zespół. Inni w tej dziedzinie ostrzegają, że roszczenia rekordowe zależą od sposobu pomiaru niepewności i że przeniesienie takich konstrukcji z laboratorium zajmuje lata. Mimo to porównanie dwóch niezależnych zegarów nadaje pomiarowi nietypową wagę. Naukowcy planują teraz kolejne serie, aby zmniejszyć niepewność.