Vedci dosiahli významný pokrok v oblasti optických atómových hodín, ktorý by mohol viesť k predefinovaniu základnej jednotky času. Od roku 1967 je sekunda definovaná na základe prechodu medzi dvoma hyperjemnými stavmi základného stavu cézia. S novým objavom sa však otvára cesta k presnejšej definícii.

Za posledné roky sa ukázalo, že je možné vytvoriť hodiny, ktoré sú až tisíckrát presnejšie ako tie, na ktorých stojí súčasná definícia sekundy. Optické atómové hodiny lámu rekordy presnosti, no dôležitou výzvou pre ich uznanie ako štandardu bolo porovnávanie rôznych typov hodín s dostatočne vysokou presnosťou. Tento proces je náročný a časovo zdĺhavý. Nový návrh hodín, ktorý využíva viacnásobné ióny, však tento proces dramaticky urýchľuje. Napríklad s 10 iónmi v hodine je meranie 10-krát rýchlejšie. Na tému upozornil portál IFLScience.

Prekonanie svetového rekordu

Tím vedcov dokázal preukázať, že ich hodiny sú dostatočne presné na predefinovanie sekundy. Pre tento krok bola stanovená hranica presnosti, ktorej frekvenčný pomer musel byť nižší ako 5×10⁻¹⁸. Vzhľadom na to, že tímu vedcov sa túto úroveň podarilo dosiahnuť, ide skutočne o rekordný úspech.

R. Jacobson/NIST / Unsplash

„Merali sme frekvenčný pomer medzi našimi hodinami a starším typom hodín, ktoré fungujú už viac ako 10 rokov. Táto presnosť bola kľúčová, pretože porovnanie frekvencií patrí medzi hlavné kritériá pre možné predefinovanie sekundy,“ uviedla profesorka Tanja Mehlstäubler, vedúca výskumného tímu. „Bol to skutočný svetový rekord, pretože doteraz nikto neporovnal dva typy optických hodín na takej úrovni.“

Vedci veria, že nový systém má ešte väčší potenciál. Podľa Jonasa Kellera, ktorý je jedným z hlavných autorov štúdie, teoretické modely naznačujú, že by mohli dosiahnuť presnosť až na úrovni 1×10⁻¹⁹.

„Tento systém má schopnosť výrazne znížiť neistotu. Teraz je výzvou túto teoretickú hranicu dosiahnuť,“ vysvetľuje Keller.

Výsledky tohto výskumu boli zverejnené v prestížnom žurnále Physical Review Letters.

Aplikácie, ktoré presahujú čas

Tieto hodiny nie sú len vedeckou kuriozitou. Ich mimoriadna citlivosť na gravitačné účinky znamená, že dokážu detegovať zmeny vo výške o pár milimetrov. To by mohlo umožniť sledovanie pohybu Zeme, ako aj zmien v nadmorskej výške spôsobených roztápaním ľadovcov alebo topiacim sa permafrostom.

Optické atómové hodiny môžu tiež otvoriť nové dvere do fyziky a to od prehlbovania poznatkov o všeobecnej relativite až po objavovanie hraníc kvantovej mechaniky. Podľa mnohých ide doslova o technológiu, ktorá balansuje na hrane nášho poznania o vesmíre.

„Pracovať v oblasti takto presných meraní je neuveriteľne uspokojujúce, pretože čím presnejšie meriate, tým viac prekvapení môžete objaviť. Teším sa na to, ako budeme merať čas s takou presnosťou,“ dodáva Mehlstäubler.

Hoci je technológia stále na začiatku svojho potenciálu, vedci sú optimistickí. Optické atómové hodiny by mohli byť kľúčom k novému, presnejšiemu chápaniu času a jeho významu pre našu vedu a život na Zemi.

Čítajte viac z kategórie: Novinky