Naukowcy z Chin opracowali chronometr atomowy z siatką optyczną na bazie strontu, który jest tak dokładny, że wkrótce może zaistnieć potrzeba zasadniczej zmiany sposobu pomiaru czasu. Nie chodzi tylko o ulepszenie zegarka; chodzi o przedefiniowanie samej sekundy.
Problem z bieżącym pomiarem czasu
Od ponad pół wieku drugi jest wyznaczany na podstawie wibracji atomów cezu-133 – standard zaskakująco stabilny, choć wciąż niedoskonały. Rotacja Ziemi nie jest stała. Opieranie się na długości dnia w celu określenia czasu oznacza, że sama sekunda zmieni się niezauważalnie. Zegary atomowe rozwiązały ten problem, ale zegary optyczne oferują kolejny skok w dokładności.
Jak działa nowy chronometr
Nowy chronometr wykorzystuje atomy strontu, które wibrują z częstotliwościami światła widzialnego, generując ponad 700 bilionów „tyknięć” na sekundę. Jest to ogromna poprawa w porównaniu z 9 miliardami wibracji cezu. Badacze z USTC osiągnęli niepewność 9,2 x 10–19, co oznacza, że zegar straci zaledwie jedną sekundę po około 30 miliardach lat – dłuższym niż obecny wiek Wszechświata.
Ten poziom dokładności nie jest tylko teoretyczny. Otwiera drzwi do nowych możliwości naukowych, w tym do dokładniejszych poszukiwań ciemnej materii i precyzyjnych pomiarów pola grawitacyjnego Ziemi.
Droga do redefinicji
Aby oficjalnie zdefiniować to drugie, co najmniej trzy chronometry optyczne spełniające rygorystyczne standardy dokładności muszą być eksploatowane w różnych instytucjach. Chronometr USTC dołącza do dwóch innych chronometrów na bazie strontu i dwóch chronometrów na bazie jonów aluminium, które osiągnęły już ten kamień milowy.
Decyzja należy do Generalnej Konferencji Miar i Wag (CGPM), która zbiera się co cztery lata. Choć na posiedzeniu w 2024 r. nie nastąpi redefinicja, oczekuje się, że nowy standard zostanie zaprezentowany do 2030 r., po czym zostanie wyznaczony termin wdrożenia.
„Ta wydajność spełnia wymagania dokładności 2 x 10-18 dla jednogodzinnej drugiej redefinicji SI, z potencjalnymi zastosowaniami w geodezji relatywistycznej i precyzyjnych poszukiwaniach ciemnej materii” – piszą naukowcy.
Zmiana definicji drugiej to nie tylko dostosowanie techniczne; jest to uznanie, że nasze najbardziej precyzyjne instrumenty wymagają obecnie bardziej stabilnego i uniwersalnego taktowania. Zmieni to sposób, w jaki mierzymy rzeczywistość na najbardziej podstawowym poziomie.
