Mokslininkai sukūrė tiksliausią laikrodį istorijoje – sekundę jis prarastų tik per 260 mlrd. metų

Sekite TechNaujienos Google

Singapūro mokslininkai sukūrė optinį atominį laikrodį, kuris, jų teigimu, šiuo metu yra tiksliausias pasaulyje. Jo paklaida tokia maža, kad teoriškai vienos sekundės klaida susikauptų tik per daugiau nei 260 mlrd. metų.

Laikrodį sukūrė Singapūro nacionalinio universiteto (NUS) Kvantinių technologijų centro komanda. Rugsėjo 23 d. paskelbti rezultatai rodo, kad liutecio pagrindu veikiantis įrenginys pasiekė maždaug 1 × 10⁻¹⁹ dažnio neapibrėžtį – tai kol kas geriausias rezultatas tarp optinių atominių laikrodžių.

Mokslininkai savo rezultatą tikrino ne vien teoriškai. Jie pastatė du atskirus liutecio laikrodžius ir lygino jų „tiksėjimą“ daugiau nei 200 valandų. Abu laikrodžiai sutapo iki 19-ojo skaitmens po kablelio – toks palyginimas laikomas tiksliausiu, kokį iki šiol pavyko atlikti.

Kodėl toks laikrodis apskritai reikalingas?

Įprasti laikrodžiai skaičiuoja mechaninius ar elektroninius impulsus. Atominis laikrodis vietoje to remiasi konkretaus atomo energijos pokyčiais. Kai elektrono būsena pasikeičia, tam reikalingas labai tikslus šviesos dažnis. Lazeris „užrakinamas“ ties tuo dažniu, o jo virpesiai tampa ypač stabiliu laiko matu.

Naujausi straipsniai

3 min. skaitymo • prieš 37 minutės

NASA zondą tiesiog „kepė“ krosnyje – ruošia jį nusileidimui į Venerą

4 min. skaitymo • prieš 1 val

Išvykimo krepšys karo ar krizės atvejui: ką jame turėtų turėti Lietuvos gyventojas

3 min. skaitymo • prieš 2 val

Oro pavojus užklupo automobilyje: ką daryti mieste ir užmiestyje

Visi naujausi straipsniai →

Šiuo metu tarptautinė sekundė oficialiai apibrėžiama pagal cezio atomus. Tačiau naujos kartos optiniai laikrodžiai veikia daug aukštesniais dažniais, todėl gali būti gerokai tikslesni. Būtent dėl to metrologijos institucijos jau svarsto, kad po 2030 metų sekundės apibrėžimas gali būti pakeistas.

Liutecis čia pasirodė netikėtai stiprus kandidatas. NUS komanda su šiuo elementu dirba daugiau nei dešimtmetį, nes jo atominis perėjimas yra mažiau jautrus temperatūros ir magnetinio lauko pokyčiams nei daugelio kitų elementų.

Pasak tyrėjų, toks laikrodis galėtų išlikti itin stabilus net tada, kai aplinkos temperatūra smarkiai kinta. Tai svarbu, jei ateityje tokie įrenginiai turės išeiti iš laboratorijų ir tapti transportuojami.

Technologija aktuali ne vien laikui matuoti. Itin tikslūs laikrodžiai gali padėti aptikti labai mažus gravitacijos skirtumus, stebėti geologinius pokyčius, gerinti palydovinę navigaciją ir net tikrinti fundamentalius fizikos dėsnius.

Tokio tikslumo mastą gerai iliustruoja viena keista detalė: Einsteino reliatyvumo teorija numato, kad laikas teka šiek tiek skirtingai priklausomai nuo gravitacijos. NUS laikrodžiai yra tokie jautrūs, kad jų palyginimui jau tampa svarbūs vos kelių milimetrų aukščio skirtumai.

Ką mokslininkai darys toliau?

Kitas tikslas – sumažinti dabar vis dar laboratorijos dydžio sistemą ir paversti ją transportuojamu įrenginiu. Tai leistų skirtingose vietose tiesiogiai palyginti gravitacinį lauką ir laiko standartus.

Komanda taip pat norėtų savo liutecio laikrodį palyginti su kitais geriausiais pasaulyje optiniais laikrodžiais. Tačiau čia iškyla paradoksali problema: dabartiniai laikrodžiai jau tapo tokie tikslūs, kad skirtingų laboratorijų aukščio ir gravitacijos skirtumai tampa vienu pagrindinių matavimo trikdžių.

Oficialiame NUS pranešime projekto vadovas Murray Barrettas teigia esantis įsitikinęs, kad jų įrenginys šiuo metu yra tiksliausias pasaulio laikrodis. Tyrimas paskelbtas žurnale „Nature“.

Šis darbas papildo kitus pastarųjų mėnesių pasiekimus fundamentaliosios fizikos srityje. TechNaujienos.lt neseniai rašė apie kvantiniame kompiuteryje sukurtą neįprastą materijos būseną ir apie CERN ruošiamą Didžiojo hadronų greitintuvo atnaujinimą.

Pirminį pranešimą apie rekordą paskelbė Singapūro nacionalinis universitetas. Tikslaus 260 mlrd. metų palyginimo interpretaciją taip pat pateikė „Nature“, remdamasis paskelbtais matavimo rezultatais.