Nou record: a fost construit cel mai precis ceas de până acum

Cel mai precis ceas de până acum, construit de o echipă condusă de cercetători de la Institutul Național de Standardizare și Tehnologie (NIST) din SUA, a fost estimat ca fiind cu 41% mai precis decât deținătorul precedent al recordului în domeniul măsurării timpului.

Acest ceas măsoară secundele cu o precizie de 19 zecimale, analizând vibrațiile extrem de fine ale unui ion de aluminiu prins într-o capcană și răcit aproape de zero absolut.

• Un instrument cerebral revoluționar ne-ar putea spune cum funcționează conștiența
• Noi perspective asupra energiei întunecate, dezvăluite într-un studiu masiv al Universului

Pe lângă faptul că a stabilit un nou record de acuratețe (cunoscută în termeni tehnici drept incertitudine sistematică), ceasul este și de 2,6 ori mai stabil decât orice alt dispozitiv de același tip.

„E palpitant să lucrezi la cel mai precis ceas creat vreodată. La NIST, avem ocazia să desfășurăm proiecte pe termen lung în domeniul măsurătorilor de precizie, care pot împinge înainte limitele fizicii și ale înțelegerii noastre asupra lumii”, spune fizicianul Mason Marshall, de la NIST.

Cum a fost creat cel mai precis ceas de până acum?

Rezultatul a 20 de ani de muncă, acest ceas revoluționar se bazează pe o cunoaștere extrem de detaliată a fizicii cuantice. Fiecare micromișcare din mediul înconjurător poate influența ritmul de „ticăit” al ceasului cu cantități infime.

Pentru a stabiliza mai bine câmpurile electrice care susțin funcționarea ceasului, cercetătorii au îngroșat placa de diamant folosită pentru carcasă și au adăugat straturi mai groase de aur pe electrozi. Un element crucial al acestui design a fost asocierea ionului de aluminiu cu un ion „însoțitor” de magneziu, care a facilitat controlul asupra aluminiului cu ajutorul luminii laser, combinația câștigătoare dintre precizie și stabilitate, scrie Science Alert.

Laserul utilizat provenea dintr-un laborator vecin, aflat la 3,6 kilometri distanță, cunoscut și el pentru precizia și stabilitatea sa.

Către ce ar putea conduce această cercetare?

Una dintre cele mai importante reușite ale acestui proiect este reducerea timpului necesar pentru colectarea datelor aferente unei secunde, de la trei săptămâni la doar o zi și jumătate.

„E o provocare complexă, pentru că fiecare detaliu din design influențează performanța ceasului”, explică inginerul electric Daniel Rodriguez Castillo, de la NIST.

Aceste ceasuri nu funcționează precum cele obișnuite, care ne spun când să ne culcăm sau să ne trezim, ci servesc drept punct de referință pentru calibrarea altor ceasuri, pentru experimente științifice și pentru explorarea Universului. Definirea precisă a duratei unei secunde este esențială pentru întreaga fizică modernă.

Beneficiile acestui progres se extind în multe domenii științifice, de la căutarea materiei întunecate până la testarea teoriei relativității a lui Einstein. Mai mult decât atât, cercetătorii sunt de părere că performanțele acestor ceasuri atomice pot fi și mai mult îmbunătățite prin rafinarea stabilității sistemului și a controlului asupra ionilor.

„Cu această platformă, suntem pregătiți să explorăm noi arhitecturi pentru ceasuri, cum ar fi utilizarea unui număr mai mare de ioni sau chiar încurcarea lor cuantică, ceea ce ne-ar putea duce la o precizie și mai mare a măsurătorilor”, adaugă fiziciana Willa Arthur-Dworschack, de la NIST.

Cercetarea a fost publicată în revista Physical Review Letters.

Vă recomandăm să citiți și:

Într-o premieră științifică, fizicienii au surprins lumina în „timpul imaginar”

Paracetamol din plastic: Cercetătorii au reușit o performanță științifică remarcabilă

Cercetătorii vor să dezvolte un material de construcții autonom pentru viitoarele colonii marțiene

Un fizician explică cum se formează atomii