Un gruppo di fisici ha annunciato la migliore prestazione orologi atomici da quando.
Si dice che lo strumento misuri il tempo in modo così accurato che perderà solo un secondo ogni 300 miliardi di anni, consentendo misurazioni più precise delle onde gravitazionali, della materia oscura e di altri fenomeni fisici. Uno studio basato su una ricerca condotta dall’Università del Wisconsin-Madison è stato pubblicato mercoledì (16 febbraio) sulla rivista Nature.
Shimon Kolkowitz, professore di fisica all’Università del Wisconsin-Madison e autore senior dello studio, ha affermato in una nota affermazione. “Stiamo lavorando per migliorare le loro prestazioni e sviluppare applicazioni emergenti che sono abilitate attraverso queste prestazioni migliorate”.
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In generale, gli orologi atomici sono gli orologi che Tracciamento dell’eco Delle frequenze degli atomi, sono solitamente atomi di cesio o rubidio. Questo processo consente a tali orologi di misurare il tempo con un alto grado di precisione. Agenzia della NASA Orologio atomico nello spazio profondo È un esempio di un esperimento spaziale, che ha testato la tecnologia in orbita per due anni.
Gli orologi atomici funzionano tenendo traccia dei livelli di energia degli elettroni. “Quando un elettrone cambia i livelli di energia, assorbe o emette luce a una frequenza simile a tutti gli atomi di un dato elemento”, ha spiegato l’università nella stessa dichiarazione. “Gli orologi atomici ottici tengono il tempo con un laser sintonizzato per corrispondere esattamente a quella frequenza e richiedono alcuni dei laser più avanzati al mondo per tenere il tempo con precisione”.
Il nuovo studio ha creato un orologio multiplex, che si separava stronzio Atomi in linea in un’unica camera a vuoto. Il team ha utilizzato un “laser relativamente inferiore”, come lo chiamava Kolkowitz, che è ancora in grado di produrre livelli di precisione di misurazione quasi record.
Se fanno brillare il laser in una sola ora, il laser eccita gli elettroni nello stesso numero di atomi solo per un decimo di secondo. Ma con due ore contemporaneamente, gli atomi sono rimasti eccitati per 26 secondi.
“Di solito, i nostri laser limiteranno le prestazioni di questi orologi”, ha affermato Kolkowitz. “Ma poiché gli orologi si trovano nello stesso ambiente ed espongono esattamente la stessa luce laser, l’effetto laser svanisce completamente”.
Il gruppo ha quindi cercato di misurare le differenze tra gli orologi in modo specifico, perché due gruppi di atomi in ambienti leggermente diversi stanno “scalciando” a velocità diverse a causa dei cambiamenti nei campi magnetici o gravitazionali. Il team ha eseguito l’esperimento più di 1.000 volte per misurare la differenza e ha riscontrato una maggiore precisione in questa misurazione nel tempo.
Alla fine, i ricercatori hanno rilevato una differenza nella velocità di segnalazione tra due orologi atomici che “corrisponde a una differenza l’uno dall’altro solo di un secondo ogni 300 miliardi di anni – una misurazione precisa del cronometraggio che stabilisce un record mondiale per due orologi spazialmente separati”, l’università disse.
Per coincidenza, uno studio non correlato nello stesso numero di Nature ha pubblicato una differenza di frequenza tra la parte superiore e inferiore di una nuvola di atomi dispersi circa 10 volte migliore di quella del gruppo UW-Madison.
L’altro studio, condotto da un istituto di ricerca in Colorado chiamato JILA (ex Joint Institute for Laboratory Astrophysics), ha stabilito il record mondiale generale per la più piccola differenza di frequenza. Il gruppo UW-Madison arriva secondo.
“La cosa sorprendente è che abbiamo mostrato prestazioni simili alla gamma JILA nonostante il fatto che stiamo usando un laser di un ordine di grandezza peggiore”, ha detto Kolkowitz. “Questo è davvero importante per molte applicazioni del mondo reale, in cui il nostro laser assomiglia molto a quello che otterresti sul campo”.
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