China ar fi construit un ceas atomic care va funcționa fără erori timp de 7,2 miliarde de ani

Publicat de Cosmin Meca, 5 februarie 2024, 11:11

Cercetătorii de la Universitatea de Știință și Tehnologie din China ar fi construit un ceas optic cu o stabilitate și o incertitudine de sub cinci cvintilioane.

Ceasul va pierde sau va câștiga o secundă în următoarele șapte miliarde de ani. Prin urmare, este probabil ca acesta să reprezinte timpul exact pe tot parcursul vieții noastre.

Ceasurile optice au un rol critic în viitorul care se conturează astăzi. Oamenii de știință sunt încrezători că pot dezvolta sisteme de poziționare globală (GPS) mai precise și distribuția cheilor cuantice folosind ceasuri optice.

Echipe de cercetare din Japonia, SUA și Germania au lucrat la dezvoltarea de ceasuri atomice. Cu toate acestea, cel mai precis ceas atomic este găzduit la Universitatea Colorado din Boulder și este, de asemenea, stabil în funcționarea sa.

Cu această realizare recentă, China a devenit a doua națiune din lume care a demonstrat o cronometrare precisă. Cu toate acestea, ceasul trebuie să fie mai precis decât omologul său american.

Un ceas atomic dezvoltat cu stronțiu

Ceasul eliberează atomi de cesiu în sus, care cad înapoi spre Pământ datorită gravitației, la fel cum curge apa într-o fântână. Atomii sunt apoi excitați cu impulsuri de microunde, ceea ce face ca electronii să absoarbă și să emită particule de lumină și să sară la diferite niveluri de energie.

Fiecare ciclu alcătuiește fracțiuni de secundă, permițând oamenilor de știință să mențină o cronometrare precisă până la câteva cvadrilionimi. Cu toate acestea, precizia unui astfel de ceas depinde de frecvența microundei.

Prin urmare, cercetătorii au dezvoltat un ceas optic care înlocuiește microundele cu lumină laser. Se estimează că acest lucru va îmbunătăți performanța ceasului cu două ordine de mărime.

Avem nevoie de cel puțin trei laboratoare pentru a obține o stabilitate sub cinci cvintilioane și o incertitudine sub două cvintilioane pentru a adopta ceasuri digitale optice. Sub îndrumarea lui Pan Jianwei, echipa de cercetători chinezi a folosit stronțiu pentru a realiza ceasul lor optic.

Noi căi de testare a teoriilor fundamentale din fizică

Cercetătorii au răcit atomii de stronțiu. Apoi, i-au prins într-o rețea unidimensională creată cu ajutorul unor raze laser care se intersectează. Apoi au folosit un laser ultra-stabil pentru a declanșa atomii și a realiza o tranziție stabilă și precisă a ceasului.

Comparațiile cu alte ceasuri independente au confirmat că ceasul optic era stabil până la 2,2 cvintilioane, în timp ce incertitudinea sa era de 4,4 cvintilioane. În revista de cercetare Metrologia, cercetătorii au declarat că ceasul lor optic ar pierde sau câștiga o secundă în 7,2 miliarde de ani.

Acest lucru plasează efortul echipei în criteriile minime necesare pentru construirea unui viitor care să folosească ceasuri optice pentru o cronometrare precisă. Cercetătorii intenționează, de asemenea, să folosească și alți atomi, pentru a realiza ceasul și pentru a compara diferențele în ceea ce privește măsurarea timpului, scrie InterestingEngineering.

Cercetătorii au mai spus că munca lor a deschis noi căi de testare a teoriilor fundamentale din fizică și de căutare a undelor gravitaționale și a materiei întunecate, potrivit South China Morning Post.

sursa: descopera.ro