Išsivaizduokite laikrodį toks pastovų, kad jis gali pajusti Žemės traukos menką patraukimą per kelis milimetrus aukščio. Skamba kaip mokslinė fantastika? Ne daugiau. Kvantinių technologijų centre Singapūre mokslininkai pristatė optinį atomų laikrodį, pagrįstą luteciu, kuris laboratoriniuose bandymuose pranoko visus iki šiol užfiksuotus atominius laikrodžius.
Atomų laikrodžiai laiką nustato stebėdami elektronų persikasymus tarp energijos būsenų, panašiai kaip svyravimas senojo laikrodžio balse, tik daug greičiau ir daug smulkiau. Daugelį dešimtmečių laiko standartu buvo cezis. Pastaraisiais metais mokslininkai siekė aukštesnės dažnės osciliatorių, tokių kaip iterbis, stroncis ar aliuminis, kad iš kiekvieno ciklo išspaustų daugiau preciziškumo. Paaiškėjo, kad lutecis yra išskirtinis naujas pretendentas.
Lutecis randasi lantanoidų eilės pabaigoje, iškart po iterbio. Jis yra sunkesnis ir, svarbu laikrodžiams, mažiau linkęs į svyravimus dėl šiluminės spinduliuotės ir magnetinio lauko pokyčių. Šios aplinkos nejautrumo savybės reiškia stabilesnį ritmą. Projektą vadovavęs Singapūro Nacionalinio universiteto fizikas Murray Barrett teigia, kad prietaisas išlieka stabilus ekstremaliomis sąlygomis, nuo Mirties slėnio karščio iki Antarkties šalčio.
Singapūro komanda praleido daugiau nei dešimtmetį tirinėdama lutecio atomines savybes ir išvystydama metodą, kurį jie vadina hiperfino suvidurbinimu, kad itin aiškiai apibrėžtų laikrodžio perėjimą. Tada jie sukonstravo du identiškus lutecio laikrodžius ir veikė juos šalia vieno kito 200 valandų. Porai pasiekus 5.7×10^-19 netikslumą, jie tapo tiksliausia kada nors palyginta atominių laikrodžių pora.
Laikrodžio dažnis buvo išmatuotas iki 19 skaitmenų po kablelio, o netikslumas siekė vos 1×10^-19, tai yra mažiausias iki šiol praneštas bet kurio optinio atomų laikrodžio netikslumas.
Kuo tai svarbu be teisės didžiuotis? Todėl, kad tokiu tikslumu laiko matavimas tampa priemone aptikti menkiausius gravitacijos ir aukščio pokyčius. Naujas lutecio laikrodis gali aptikti laiko poslinkius, kuriuos sukelia gravitaciniai skirtumai per atstumus, matuojamus milimetrais. Tai atveria galimybes tikslesnei geodezijai, požeminių struktūrų žemėlapių sudarymui ir fundamentalių fizikos dėsnių testavimui.
Tarptautinė institucija, prižiūrinti laiko standartus, BIPM, jau vertina duomenis iš optinių laikrodžių dėl galimo sekundės perskaičiavimo apie 2030 metus ar vėliau. Tokie pasiekimai kaip Singapūro lutecio laikrodis bus esminė šių diskusijų dalis.
Kiti komandos žingsniai yra praktiški: sumažinti aparatūrą ir padaryti ją nešiojamą. Lauke pritaikomas lutecio laikrodis galėtų pakeisti, kaip matuojame Žemę, sudarome išteklių žemėlapius ir sinchronizuojame technologijas, kurios priklauso nuo itin tikslaus laiko. Jei sekundė gali būti nustatyta tokiu tikslumu, kokius naujus matavimus tai leis atlikti?
Palikti komentarą
Komentarai
Komentarų dar nėra. Būkite pirmas.