Znanstveniki ameriškega Nacionalnega inštituta za standarde in tehnologijo (NIST) so predstavili novo atomsko uro, ki je po njihovih navedbah najnatančnejša, kar jih je bilo doslej izdelanih. Ura temelji na vibracijah enega samega aluminijevega iona in je kar 41 odstotkov natančnejša od dosedanjih najboljših naprav za merjenje časa.
Rekordno natančnost – uradno znano kot sistemska negotovost – dopolnjuje še 2,6-krat višja stabilnost v primerjavi s katero koli obstoječo atomsko uro. Merjenje trajanja ene sekunde nova ura izvaja z izjemno natančnostjo, ki sega do 19 decimalnih mest, so poudarili raziskovalci.
Nova ura je rezultat dvajsetletnega raziskovalnega dela na področju kvantne fizike. Natančnost temelji na vibracijah posameznega aluminijevega iona, ki je ohlajen na skoraj absolutno ničlo. Ion je v laboratorijskih pogojih povezan z nabitim atomom magnezija, ki raziskovalcem omogoča učinkovitejši nadzor s pomočjo laserjev.
“Delo na najnatančnejši uri na svetu je resnično vznemirljivo,” je za ameriški NIST povedal fizik Mason Marshall. “Naš cilj je izvajati meritve, ki premikajo meje fizike in našega razumevanja vesolja.”
Za dodatno stabilnost ure so znanstveniki uporabili odebeljeno diamantno ploščo in zlate elektrode, ki pripomorejo k večji električni stabilnosti in zmanjševanju zunanjih vplivov. Laser, uporabljen v eksperimentu, so pripeljali iz laboratorija, oddaljenega 3,6 kilometra, kar samo še potrjuje zahtevnost celotne postavitve.
Zbiranje podatkov v le dnevu in pol
Napredek ni omejen le na natančnost, temveč tudi na učinkovitost. Medtem ko so v preteklosti za merjenje z enako natančnostjo potrebovali tri tedne, zdaj nova ura to omogoča že v le dnevu in pol. “To je ogromen in kompleksen izziv – vsak element ure vpliva na njeno delovanje,” je pojasnil Daniel Rodriguez Castillo, elektroinženir pri NIST-u.
Izjemno natančne ure, kot je ta, nimajo vsakdanje rabe. Njihova ključna vloga je v tem, da služijo kot referenčna točka za druge meritve časa in so nepogrešljive pri preizkušanju fizikalnih teorij, raziskovanju temne snovi ter umerjanju drugih naprav.
Tovrstne ure omogočajo tudi testiranje Einsteinove teorije relativnosti z visoko natančnostjo in so temelj za razvoj bodočih standardov v znanosti in tehnologiji.
Fizičarka Willa Arthur-Dworschack je ob predstavitvi raziskave izpostavila, da razvoj še ni zaključen: »Z uporabo te platforme smo pripravljeni preizkusiti nove arhitekture ur, vključno s kvantno prepletenostjo več ionov, kar bi omogočilo še večjo natančnost in nove raziskovalne možnosti.«
Raziskava, ki potrjuje rezultate razvoja najnatančnejše ure na svetu, je bila objavljena v ugledni znanstveni reviji Physical Review Letters.
Foto: Pexels
