Κινέζοι επιστήμονες κατασκεύασαν ένα ρολόι τόσο ακριβές που θα μπορούσε να οδηγήσει σε επαναπροσδιορισμό του δευτερολέπτου και σε ένα εξαιρετικά ακριβές παγκόσμιο πρότυπο χρόνου.
Το νέο οπτικό ρολόι είναι τόσο ακριβές που χάνει ή κερδίζει λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο σε διάστημα περίπου 30 δισεκατομμυρίων ετών. Αυτό σημαίνει ότι αν το ρολόι λειτουργούσε για περισσότερο από το διπλάσιο της τρέχουσας ηλικίας του σύμπαντος, θα έχανε μόνο ένα δευτερόλεπτο, σύμφωνα με ερευνητές του Πανεπιστημίου Επιστήμης και Τεχνολογίας της Κίνας.
Τι είναι τα οπτικά ρολόγια και πώς λειτουργούν
Τα οπτικά ρολόγια μπορούν να μετρήσουν τα δευτερόλεπτα με ακρίβεια 19 δεκαδικών ψηφίων και είναι οι πιο ακριβείς συσκευές μέτρησης του χρόνου.
Μετρούν τον χρόνο χρησιμοποιώντας τη συχνότητα του φωτός που εκπέμπεται όταν τα ηλεκτρόνια μεταβαίνουν μεταξύ ενεργειακών επιπέδων στα άτομα.
Πού χρησιμοποιούνται
Τέτοια ρολόγια παρέχουν εξαιρετικά ακριβείς χρονικές αναφορές για σύγχρονες τεχνολογίες όπως η δορυφορική πλοήγηση, οι τηλεπικοινωνίες και οι μετρήσεις ακριβείας. Χρησιμοποιούνται επίσης για τον έλεγχο θεμελιωδών αρχών της φυσικής, καθώς και για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων και σκοτεινής ύλης.
Μέχρι τώρα, οι επιστήμονες δεν είχαν καταφέρει να κατασκευάσουν ρολόγια υψηλής ακρίβειας που να ξεπερνούν το επίπεδο 10⁻¹⁹, δηλαδή ρολόγια που θα έχαναν ή θα κέρδιζαν περίπου ένα δευτερόλεπτο σε διάστημα δεκάδων δισεκατομμυρίων ετών. Με την ακρίβεια που επιτεύχθηκε, οι ερευνητές θα μπορούσαν να ανοίξουν την πόρτα σε μια σειρά πρωτοποριακών εφαρμογών, σύμφωνα με μελέτη που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Metrologia.
Το νέο ρολόι θα μπορούσε να επιτρέψει εξαιρετικά ακριβείς μετρήσεις της βαρύτητας και του υψομέτρου, με ακρίβεια της τάξης των χιλιοστών και να παρακολουθεί την παραμόρφωση του φλοιού της Γης, τις μεταβολές στα υπόγεια ύδατα, καθώς και πιο ακριβείς μετρήσεις της ηφαιστειακής δραστηριότητας.
Όπως εξηγεί ο Independent, παρότι το δευτερόλεπτο οριζόταν ως το 1/86.400 της ημέρας, αυτό δεν θεωρούνταν εξαιρετικά ακριβές για επιστημονικές εφαρμογές. Το 1967, με την εμφάνιση των ατομικών ρολογιών, το Διεθνές Σύστημα Μονάδων στη Γαλλία όρισε το δευτερόλεπτο ως 9.192.631.770 ταλαντώσεις του ατόμου του καισίου-133. Ωστόσο, φαινόταν να υπάρχει μεγαλύτερο περιθώριο βελτίωσης, καθώς τα οπτικά ρολόγια αποδείχθηκαν ακόμα πιο ακριβή.
Τώρα, με πιο ακριβή οπτικά ρολόγια, νέες προσεγγίσεις για την ανίχνευση της σκοτεινής ύλης θα μπορούσαν να γίνουν δυνατές με τη λήψη σημάτων χαμηλής συχνότητας που ενδεχομένως προκαλούνται από αλληλεπιδράσεις της σκοτεινής ύλης, ανέφεραν οι επιστήμονες.
«Η επίδοση αυτή πληροί την απαίτηση ακρίβειας 2 × 10⁻¹⁸ για ένα μεμονωμένο ρολόι, που απαιτείται για τον επαναπροσδιορισμό του δευτερολέπτου στο Διεθνές Σύστημα Μονάδων (SI)», σημείωσε η μελέτη, προσθέτοντας ότι θα μπορούσε να οδηγήσει σε «αναζητήσεις σκοτεινής ύλης υψηλής ανάλυσης».
Προκειμένου να επαναπροσδιοριστεί το δευτερόλεπτο, πρέπει να χρησιμοποιηθούν τουλάχιστον τρία τέτοια οπτικά ρολόγια, με συγκεκριμένο βαθμό ακρίβειας και σταθερότητας, σε διαφορετικά ιδρύματα. Προς το παρόν, ακόμη δύο οπτικά ρολόγια έχουν ήδη περάσει αυτό το ορόσημο και καθώς περισσότερα τέτοια εξαιρετικά ακριβή ρολόγια ενώνουν τις δυνάμεις τους, τα κριτήρια για τον επαναπροσδιορισμό του δευτερολέπτου θα μπορούσαν σύντομα να εκπληρωθούν, ανέφεραν οι επιστήμονες.