Ερευνητές από το Κέντρο Κβαντικών Τεχνολογιών (CQT) του Εθνικού Πανεπιστημίου της Σιγκαπούρης ανέπτυξαν ένα ατομικό ρολόι με βάση το στοιχείο λουτήτιο, το οποίο πέτυχε ρεκόρ ακρίβειας. Η σχετική μελέτη δημοσιεύτηκε στις 23 Σεπτεμβρίου, αναδεικνύοντας τις δυνατότητες της νέας αυτής τεχνολογίας για την επαναdefinition του δευτερολέπτου και τη μελέτη της θεμελιώδους φυσικής.
Η εξέλιξη της μέτρησης του χρόνου
Τα ατομικά ρολόγια βασίζονται στη μετάβαση των ηλεκτρονίων ενός ατόμου μεταξύ ενεργειακών επιπέδων, η οποία συντονίζεται με τη συχνότητα ενός λέιζερ. Ενώ τα άτομα καισίου αποτελούν το διεθνές πρότυπο από τη δεκαετία του 1960, νεότερα οπτικά ατομικά ρολόγια που χρησιμοποιούν άλλα στοιχεία ταλαντώνονται πολύ ταχύτερα, προσφέροντας μεγαλύτερη ακρίβεια.
Το πλεονέκτημα του λουτητίου
Η ομάδα του CQT εργάζεται πάνω στο λουτήτιο εδώ και πάνω από μία δεκαετία, καθώς το συγκεκριμένο στοιχείο παρουσιάζει ελάχιστη ευαισθησία στις μεταβολές της θερμοκρασίας και των μαγνητικών πεδίων. Οι μετρήσεις έδειξαν αβεβαιότητα της τάξης του 1 x 10⁻¹⁹, την χαμηλότερη που έχει καταγραφεί σε οπτικό ατομικό ρολόι.
Η σύγκριση δύο ρολογιών
Για την επιβεβαίωση των αποτελεσμάτων, οι ερευνητές κατασκεύασαν δύο πανομοιότυπα ρολόγια ιονισμένου λουτητίου και συνέκριναν τη λειτουργία τους μέσω φασματοσκοπίας συσχέτισης για 200 ώρες. Η σύγκριση αυτή έδειξε συμφωνία με αβεβαιότητα 5,7 x 10⁻¹⁹, αποτελώντας την πιο ακριβή σύγκριση ρολογιών που έχει πραγματοποιηθεί μέχρι σήμερα.
Μελλοντικές εφαρμογές και σμίκρυνση
Η εξαιρετική ακρίβεια του συστήματος επιτρέπει την ανίχνευση βαρυτικών μεταβολών ακόμη και σε υψομετρικές διαφορές λίγων χιλιοστών. Επόμενος στόχος της ερευνητικής ομάδας είναι η σμίκρυνση της διάταξης, ώστε το εργαστηριακό ρολόι να μετατραπεί σε μια φορητή συσκευή χωρίς απώλεια της ακρίβειάς του.