Кинески оптички часовник: Секундата пред редефинирање
Истражувачите во Кина создадоа еден од најпрецизните часовници досега – толку прецизен, што наскоро може да ги наведе научниците официјално да ја редефинираат секундата. Овој напреден уред, познат како оптички часовник со стронциумова решетка, може да мери секунди со точност до 19 децимални места. За да добиете претстава за неговата прецизност, доколку овој часовник работи 30 милијарди години – што е повеќе од двојно поголема од сегашната старост на Универзумот – отстапувањето би било само една секунда.
Ваквото ниво на прецизност, кое до неодамна беше незамисливо, претставува голем чекор кон целта за промена на официјалната дефиниција на секундата во следните десетина години. Пред тоа да се случи, треба да се исполнат неколку предуслови – прво, најмалку три оптички часовници базирани на истиот тип на мерење и со одредено ниво на прецизност и стабилност, треба да бидат во употреба во различни институции.
Новиот оптички часовник ги исполнува овие барања за прецизност и стабилност. Покрај подобрувањето на нашето мерење на времето, тој би можел да им помогне на научниците во потрагата по темна материја и во мерењето на разликите во гравитациското поле на Земјата, отворајќи нови патишта за релативистичка геодезија и истражување на универзумот.
Еволуцијата на мерењето на времето
Секундата првично беше дефинирана како дел од денот – поточно, една 86.400-тина од денот. Ова е резултат кога 24 часа ќе ги поделите на по 60 минути, а потоа секоја минута на по 60 секунди. Иако ова е прифатливо како груб водич, не е доволно добро за научни и индустриски примени. Проблемот е што „еден ден“ не е прецизна мерка; брзината на ротација на Земјата варира поради низа фактори, што би ја менувало должината на секундата доколку сè уште беше дефинирана како дел од денот.
Создавањето на атомски часовници им овозможи на научниците независно 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 цезиум-133. Ова е многу прецизно, но сè уште има простор за подобрување.
Предности на оптичките часовници
Атомите како стронциумот осцилираат на фреквенции на видлива светлина, произведувајќи околу 700 квадрилиони „отчукувања“ во секунда, во споредба со 9 милијарди на цезиумот. Оптичките часовници можат да ги измерат овие осцилации, што резултира со прецизност од 10-18 секунди.
Во новото истражување, научниците од Универзитетот за наука и технологија на Кина (USTC) ги опишаа надградбите на оптичкиот часовник со стронциум во нивната установа, кои ја намалија несигурноста на 9.2 x 10-19 и стабилноста на 6.3 x 10-19. Овие перформанси ги исполнуваат барањата за точност на еден часовник од 2 x 10-18 за редефинирање на SI секундата.
Кон редефинирање на секундата
Два други оптички часовници со стронциум веќе ја поминаа оваа пресвртница, како и уште два кои го мерат времето користејќи алуминиумски јони. Со здружување на силите на повеќе вакви ултра-прецизни часовници, критериумите за официјално редефинирање на секундата би можеле наскоро да бидат исполнети.
Ваквите одлуки се носат на Генералната конференција за тежини и мерки (CGPM), која се одржува на секои четири години. Следната е закажана за октомври оваа година, но не е постигнат доволен напредок за да се донесе одлука за редефинирање на овој состанок. Наместо тоа, од комитетот е побарано да „работи на предлог за новата дефиниција на секундата што ќе биде претставена на 29-от состанок на CGPM (2030 година) и предлог за датумот на нејзината имплементација.“
Истражувањето за оптичкиот часовник на USTC е објавено во списанието „Metrologia“, означувајќи значаен чекор кон нова ера на мерење на времето.
