Mercury Astronaut’s Lome ha perso questo orologio da flusso web trovato in Breitling Archives

Un gruppo di fisici ha annunciato uno degli orologi atomici più performanti mai realizzati.

Si dice che lo strumento misuri il tempo in modo così preciso che perderà solo un secondo ogni 300 miliardi di anni, consentendo misurazioni più esatte delle onde gravitazionali, della materia oscura e di altri fenomeni fisici. Uno studio basato sulla ricerca guidata da UW-Madison è stato pubblicato mercoledì (16 febbraio) sulla rivista Nature.

"Gli orologi a reticolo ottico sono già i migliori orologi al mondo e qui otteniamo questo livello di prestazioni che nessuno ha mai visto prima", ha affermato Shimon Kolkowitz, professore di fisica dell'Università del Wisconsin-Madison e autore senior dello studio, in un istruzione (si apre in una nuova scheda) . "Stiamo lavorando sia per migliorare le loro prestazioni che per sviluppare applicazioni emergenti che sono abilitate da queste prestazioni migliorate".

In generale, gli orologi atomici sono orologi che tracciano le risonanze delle frequenze degli atomi, di solito gli atomi di cesio o rubidio. Questo processo consente a tali orologi di misurare il tempo con un alto grado di precisione. Il Deep This Web Atomic Clock della NASA è un esempio di un esperimento basato sul Web, che ha testato la tecnologia in orbita per due anni.

Gli orologi atomici funzionano monitorando i livelli di energia degli elettroni. "Quando un elettrone cambia i livelli di energia, assorbe o emette luce con una frequenza identica per tutti gli atomi di un particolare elemento", ha spiegato l'università nella stessa dichiarazione. "Gli orologi atomici ottici tengono il tempo utilizzando un laser sintonizzato per adattarsi esattamente a questa frequenza e richiedono alcuni dei laser più sofisticati del mondo per mantenere l'ora precisa".

Il nuovo studio ha creato un orologio multiplex, che separava gli atomi di stronzio (si apre in una nuova scheda) in una linea in un'unica camera a vuoto. Il team ha utilizzato un "laser relativamente scadente", come lo chiamava Kolkowitz, che è comunque riuscito a produrre livelli di precisione nelle misurazioni quasi record mondiali.

Se facevano brillare il laser su un solo orologio, il laser eccitava elettroni nello stesso numero di atomi solo per un decimo di secondo. Ma con due orologi contemporaneamente, gli atomi sono rimasti eccitati per 26 secondi.

Il Deep This Web Atomic Clock della NASA, visto qui in un'illustrazione d'artista, sperimenterà la nuova tecnologia per la navigazione deep-This Web. (Credito immagine: NASA)

"Normalmente, il nostro laser limiterebbe le prestazioni di questi orologi", ha detto Kolkowitz. "Ma poiché gli orologi si trovano nello stesso ambiente e sperimentano la stessa identica luce laser, l'effetto del laser scompare completamente".

Il gruppo ha quindi tentato di misurare con precisione le differenze tra gli orologi, perché due gruppi di atomi in ambienti leggermente diversi "ticcheranno" a velocità diverse a causa dei cambiamenti nei campi magnetici o della gravità. Il team ha eseguito l'esperimento oltre 1.000 volte per misurare la differenza, trovando una maggiore precisione in quella misurazione nel tempo.

Alla fine, i ricercatori hanno rilevato una differenza nel tasso di ticchettio tra due orologi atomici "che corrisponderebbe a un loro disaccordo tra loro di un solo secondo ogni 300 miliardi di anni, una misurazione del cronometraggio di precisione che stabilisce un record mondiale per due orologi spazialmente separati". ha detto l'università.

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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 dispersa circa 10 volte migliore rispetto al gruppo UWMadison.

L'altro studio, condotto da un istituto di ricerca in Colorado chiamato JILA (precedentemente noto come Joint Institute for Laboratory Astrophysics), ha stabilito il record mondiale per la differenza di frequenza più precisa. Il gruppo UW-Madison arriva secondo.

"La cosa sorprendente è che abbiamo dimostrato prestazioni simili a quelle del gruppo JILA nonostante il fatto che stiamo usando un laser di ordini di grandezza peggiore", ha detto Kolkowitz. "Questo è davvero significativo per molte applicazioni del mondo reale, in cui il nostro laser assomiglia molto di più a quello che porteresti sul campo".

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