Tidmätning på 19:e siffran
Ett team vid Centre for Quantum Technologies vid National University of Singapore har byggt vad de säger är den mest noggranna atomklockan hittills. Enheten använder en enda lutetiumjon och mäter atomens vibration till 19 decimaler. Forskarna rapporterade en osäkerhet på cirka 1 x 10⁻¹⁹, den lägsta som registrerats för en optisk atomklocka. Arbetet publicerades i Nature den 23 september.
Optiska klockor fungerar genom att räkna det ljus en atom absorberar när den byter energinivå. Ju stabilare den frekvensen är, desto bättre är klockan. Lutetiumövergången är ovanligt okänslig för temperatur och magnetfält, vilket hjälper.
Två klockor, ett svar
För att testa konstruktionen byggde teamet två klockor och lät dem gå sida vid sida i 200 timmar. Paret stämde överens inom 5,7 x 10⁻¹⁹. Enligt forskarna är det den mest exakta jämförelsen av två klockor som någonsin rapporterats.
Teamet uppfann också en teknik som de kallar hyperfin medelvärdesbildning för att definiera klockövergången, och mätte jonernas höjd till under en millimeter. Små skillnader i höjd spelar roll eftersom gravitationen ändrar tidens gång.
Varför det spelar roll
En mer noggrann klocka skulle kunna hjälpa fysiker att testa om naturens konstanter förändras över tid, och skulle kunna stödja nya sätt att definiera sekunden. Den nuvarande definitionen bygger på cesium, som tickar vid mikrovågsfrekvenser. Optiska klockor går hundratusentals gånger snabbare, vilket gör dem svårare att bygga men mycket mer exakta.
Resultatet är en förbättring med 41 procent jämfört med den tidigare rekordhållaren, säger teamet. Andra inom området varnar för att rekordpåståenden beror på hur osäkerhet mäts, och att det tar år att flytta sådana konstruktioner ut ur laboratoriet. Ändå ger jämförelsen mellan två oberoende klockor mätningen ovanlig tyngd. Forskarna planerar nu fler körningar för att minska osäkerheten.