Για πρώτη φορά, επιστήμονες κατάφεραν να δημιουργήσουν τα βασικά στοιχεία ενός πυρηνικού ρολογιού και η εξέλιξη αυτή θα μπορούσε να βελτιώσει τις ταχύτητες στο διαδίκτυο και να οδηγήσει σε πιο αξιόπιστες υπηρεσίες γεωεντοπισμού.
Η έρευνα που δημοσιεύεται στο Nature δείχνει πώς οι επιστήμονες κάνουν τεράστια βήματα προς τα μπροστά και μία επανάσταση στη μέτρηση του χρόνου είναι προ των πυλών.
Από τις ατομικές στιγμές στις πυρηνικές στιγμές
Μέχρι τώρα, χρησιμοποιούμε ατομικά ρολόγια, τα οποία συντονίζουν το φως λέιζερ σε συχνότητες που προκαλούν άλματα ηλεκτρονίων μεταξύ ενεργειακών επιπέδων.
Τα άτομα είναι τα σωματίδια που συνθέτουν την ύλη, περιγραφόμενα ως «βασικά δομικά στοιχεία». Ένα πυρηνικό ρολόι χρησιμοποιεί σήματα από τον πυρήνα ενός ατόμου.
Η υποθετική συσκευή θα βασίζεται σε ενεργειακά άλματα εντός της κεντρικής περιοχής του ατόμου, όπου υπάρχει μεγάλη συγκέντρωση σωματιδίων που ονομάζονται πρωτόνια και νετρόνια. Η ερευνητική ομάδα χρησιμοποίησε ένα υπεριώδες λέιζερ για να μετρήσει τη συχνότητα ενός ενεργειακού άλματος σε έναν πυρήνα ενσωματωμένο σε ένα στερεό κρύσταλλο.
Ο όρος “συχνότητα” περιγράφει πόσο συχνά συμβαίνει ένα γεγονός – συνήθως υποδηλώνεται από τον αριθμό των φορών που ένα κύμα περνάει ένα συγκεκριμένο σημείο.
Η ακρίβεια και οι εφαρμογές του πυρηνικού ρολογιού
Οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα άλλο εργαλείο που ονομάζεται χτένα οπτικής συχνότητας (optical frequency comb)για να μετρήσουν τον αριθμό των υπεριωδών κυμάτων που συμβάλλουν στο ενεργειακό άλμα.
Αν και η ομάδα δεν κατάφερε να κατασκευάσει πλήρες πυρηνικό ρολόι, διαθέτει όλη την απαραίτητη τεχνολογία – και τα ευρήματά τους έχουν τεράστιες επιπτώσεις για τη ζωή όπως τη γνωρίζουμε. Τα πυρηνικά ρολόγια θα είναι πολύ πιο ακριβή από τα τρέχοντα ατομικά ρολόγια.
Η λέιζερ ακτινοβολία που απαιτείται για να διεγερθούν τα σωματίδια στους πυρήνες έχει πολύ υψηλότερη συχνότητα, οδηγώντας σε πιο ακριβή μέτρηση του χρόνου. Αυτό θα άλλαζε τον τρόπο που κρατάμε τον επίσημο διεθνή χρόνο και θα τροποποιούσε τις καθημερινές τεχνολογίες όπως το GPS, τα συστήματα τραπεζικών συναλλαγών και τον συγχρονισμό του διαδικτύου.
Η αυξημένη ακρίβεια οφείλεται στη δομή του πυρήνα. Σε σύγκριση με τα ηλεκτρόνια σε ατομικά ρολόγια, οι πυρήνες είναι πολύ λιγότερο ευαίσθητοι σε εξωτερικές παρεμβολές όπως εξωγενή ηλεκτρομαγνητικά πεδία.
Η εξέλιξη αυτή θα μπορούσε να οδηγήσει σε καλύτερα συστήματα πλοήγησης, ταχύτερες ταχύτητες διαδικτύου και πιο σταθερές συνδέσεις δικτύου.
Ωστόσο, οι επιστήμονες αγωνίζονται να βρουν έναν πρακτικό τρόπο για να κατασκευάσουν πυρηνικά ρολόγια.
Βίντεο
