Истражувачи во Кина создадоа еден од најпрецизните часовници досега – толку прецизен, всушност, што наскоро би можел да ги наведе научниците официјално да ја редефинираат секундата.
Познат како оптички решеткаст часовник со стронциум, овој софистициран мерен инструмент може да мери секунди со 19 децимални места. Тоа значи дека ако работи 30 милијарди години – што е повеќе од двојно поголема од сегашната старост на Универзумот – часовникот ќе отстапува за само една секунда, со мало отстапување.
Револуција во мерењето на времето
Ова ниво на прецизност, кое до неодамна беше невозможно, претставува голем чекор кон целта за промена на официјалната дефиниција на секундата во следната деценија или нешто повеќе. Постојат неколку предуслови кои треба да се исполнат пред тоа да се случи. Прво, најмалку три оптички часовници базирани на ист тип на „отчукување“, и со одредено ниво на прецизност и стабилност, треба да се користат во различни институции.
Овој нов оптички часовник ги исполнува тие барања за прецизност и стабилност, а покрај подобрувањето на мерењето на времето, тој би можел да им помогне на научниците да трагаат по темна материја и да мерат разлики во гравитациското поле на Земјата.
Зошто ни е потребна нова дефиниција?
Секундата првично беше дефинирана како дел од еден ден – една 86.400-та од денот, за да бидеме попрецизни. Тоа е она што го добивате кога ќе поделите 24 часа на 60 минути, а потоа секоја минута на 60 секунди.
Тоа е добро како груб водич, но не е доволно добро за научни и индустриски примени. Фрустрирачки, „еден ден“ не е прецизно мерење; брзината на ротација на Земјата варира поради цела низа фактори, што би ја променило должината на секундата доколку сè уште беше дефинирана како дел од денот.
Создавањето на атомски часовници им овозможи на научниците самостојно да ја мерат секундата, врз основа на непроменливи карактеристики на природата. Така, од 1967 година, секундата е дефинирана во Меѓународниот систем на единици (SI) како точно 9.192.631.770 осцилации на атомот на цезиум-133.
Тоа е прилично прецизно, но сè уште има простор за подобрување. Атомите како стронциум осцилираат на фреквенции на видлива светлина, произведувајќи околу 700 квадрилиони „отчукувања“ во секунда, во споредба со 9 милијарди кај цезиумот. Оптичките часовници можат да ги измерат овие, што резултира со прецизност од 10-18 секунди.
Стронциумовите оптички часовници го менуваат пристапот
Во новата студија, истражувачи од Универзитетот за наука и технологија на Кина (USTC) опишаа надградби на оптичкиот часовник со стронциум на установата, што ја намали неизвесноста на 9,2 x 10-19 и стабилноста на 6,3 x 10-19.
„Оваа изведба ги исполнува барањата за точност на еден часовник од 2 x 10-18 за редефинирање на SI секундата, со потенцијални примени во релативистичката геодезија и пребарувањата за темна материја со висока резолуција“, пишуваат истражувачите во новиот труд што ја опишува работата.
Два други оптички часовници со стронциум веќе ја поминаа оваа пресвртница, велат од тимот, како и уште два што мерат време со помош на алуминиумски јони. Со здружување на повеќе од овие ултра-прецизни часовници, критериумите наскоро би можеле да бидат исполнети за секундата официјално да биде редефинирана.
Патот до официјална редефиниција
Ваквите одлуки се носат на Генералната конференција за тегови и мерки (CGPM), која се одржува на секои четири години. Следната е закажана за октомври оваа година, но не е постигнат доволен напредок кон критериумите за редефиницијата да се одлучи на овој состанок.
Наместо тоа, комитетот беше побарано да „работи на предлог за нова дефиниција на секундата што ќе биде претставена на 29-от состанок на CGPM (2030) и предлог за датумот на нејзиното спроведување.“
Истражувањето за оптичкиот часовник на USTC е објавено во списанието „Метрологија“.
