Naučnici iz američkog Nacionalnog instituta za standarde i tehnologiju (NIST) srušili su sve rekorde, predstavivši sat koji je za neverovatnih 41 posto precizniji od dosadašnjeg prvaka u merenju vremena. Ovaj revolucionarni uređaj temelji se na merenju sićušnih vibracija jednog jona aluminijuma, ohlađenog gotovo do apsolutne nule, čime postiže preciznost od čak 19 decimalnih mesta pri izračunavanju sekunde. No, nije srušen samo rekord u preciznosti, tehnički poznatoj kao sistemska nesigurnost. Novi časovnik je ujedno i 2,6 puta stabilniji od bilo kojeg drugog te vrste, što predstavlja ogroman skok napred.
„Raditi na najpreciznijem satu na svetu uistinu je uzbudljivo”, ističe fizičar Mejsn Maršal iz NIST-a. „Ovde imamo priliku sa sprovodimo dugoročne projekte u preciznom merenju koji pomiču granice fizike i našeg razumevanja svemira.” Sprava, kruna dvadesetogodišnjeg istraživanja, temelji se na dubokom poznavanju kvantne fizike. Osetljivost mu je tolika da i najmanji pomak u okolini može uzrokovati neznatna, ali merljiva odstupanja u radu. Da bi se to sprečilo, istraživači su zadebljali dijamantsku pločicu koja čini kućište sata, a i zlatne premaze na unutrašnjim elektrodmaa. Time su dodatno stabilizovali električna polja ključna za precizno otkucavanje.
Ključ pouzdanosti leži u jedinstvenom partnerstvu – jon aluminijuma uparen je s naelektrisanim atomom magnezijuma. Taj pomoćni jon olakšava kontrolu aluminijuma pomoću lasera, čime su dobili pobedničku kombinaciju izuzetne preciznosti i stabilnosti. Laser za eksperiment dopremljen je iz susednog laboratorije, koja je i sama na glasu po svojoj preciznosti.
Zahvaljujući svim poboljšanjima, vreme potrebno za prikupljanje podataka za merenje jedne sekunde s tačnošću od 19 decimala smanjeno je s tri sedmice na dan i po. „Ovo je veliki i složen izazov jer doslovno svaki deo uređaja utiče na rad sata”, objašnjava Danijel Rodrigez Kastiljo, inženjer elektrotehnike. Čemu služi ovako precizan sat?
Naravno, ne da bismo znali kada je vreme za spavanje. Imaju fundamentalnu ulogu: referentna su tačka za samo merenje vremena. Koriste se za kalibraciju drugih, manje preciznih časovnika, u složenim naučnim eksperimentima i za istraživanje tajni svemira. Precizno definisanje trajanja jedne sekunde temelj je moderne fizike. Zato je njihova primena ključna u raznim naučnim područjima, od potrage za tamnom materijom do testiranja Ajnštajnove teorije relativnosti.
Naučnici veruju da ovo nije kraj puta i da se daljim poboljšanjem stabilnosti i usavršavanjem kontrole jona može postići veća preciznost. „Spremni smo istražiti nove arhitekture satova, poput povećanja broja jona, čak i njihovog kvantnog preplitanja, čime ćemo dodatno poboljšati merne sposobnosti” zaključuje fizičarka Vilja Artur-Dvorščak. Istraživanje je objavljeno u naučnom časopisu Physical Review Letters.
(Ilustracija NIST)
(Indeks)
