Ahli fizik baru-baru ini melancarkan kepada orang ramai jam tangan paling tepat di dunia, yang reka bentuknya unik berdasarkan organisasi khas atom strontium dalam ruang tiga dimensi. Ternyata peranti ini berguna bukan hanya untuk mengukur masa, tetapi juga untuk mencari benda gelap misteri di kedalaman ruang.
Para saintis di Makmal JILA Boulder di University of Colorado telah membangunkan jam atom kuantum yang sangat tepat berdasarkan struktur tiga dimensi yang unik. Projek ini benar-benar menetapkan penanda aras baru untuk faktor kualiti - metrik yang mencirikan ketepatan pengukuran. Jam membentuk atom strontium menjadi kubus, yang 1000 kali lebih padat daripada jam satu dimensi sebelumnya. Buat pertama kalinya, reka bentuk membolehkan para saintis berjaya menggunakan apa yang disebut "gas kuantum" untuk tujuan ini.
Jam tangan paling tepat di dunia
Jam atom (alias kuantum, atau jam molekul) adalah alat untuk mengukur masa, di mana bukan mekanisme silikon digunakan sebagai proses berkala, tetapi getaran berlaku pada tahap atom dan molekul. Sebagai contoh, menurut sistem SI antarabangsa, 1 saat bersamaan dengan 9 192 631 770 tempoh radiasi elektromagnetik yang timbul daripada peralihan antara dua tahap hiper halus dari keadaan dasar atom cesium-133.
Sebelumnya, setiap atom dalam jam atom dianggap sebagai partikel yang terpisah, dan oleh itu interaksi antara atom dapat menyebabkan ketidaktepatan dalam pengukuran yang dibuat. Walau bagaimanapun, "sistem kuantum banyak badan" yang digunakan dalam projek baru menyusun atom mengikut corak tertentu, yang memungkinkan mereka menyekat interaksi mereka, tanpa mengira berapa banyak atom yang akhirnya diperkenalkan oleh saintis ke dalam radas. Keadaan jirim yang dikenali sebagai gas Fermi yang merosot (gas yang terdiri daripada zarah-zarah Fermi) membolehkan semua atom dalam sistem dihitung.
"Aspek yang paling penting dari potensi jam gas kuantum adalah kemampuannya untuk meningkatkan jumlah atom, yang menghasilkan peningkatan kestabilan yang besar," jelas ahli fizik Jun Yeh dari Institut Piawaian dan Teknologi Nasional (NIST), yang mengerjakan projek ini. Menurutnya, umat manusia memasuki "era yang benar-benar menggembirakan di mana kita dapat membuat jurusan teknik kuantum untuk mengukur kuantiti tertentu." Dalam ujian makmal, ralatnya adalah 3,5 x 10 kuintilion - ini adalah jam atom pertama yang mencapai ketepatan yang begitu mengagumkan.
Thomas O'Brien, ketua fizik kuantum dan pemimpin projek NIST, menyatakan bahawa "jam strontium yang menggunakan gas kuantum adalah contoh yang mencolok dari teknologi" revolusi kuantum baru ", kadang-kadang disebut sebagai" kuantum 2.0. " Dia juga yakin bahawa pendekatan seperti itu dan pengembangan teknologi serupa di masa depan akan memungkinkan penggunaan korelasi kuantum untuk berbagai ukuran dan bahkan untuk teknologi yang tidak berkaitan dengan waktu.
Video promosi:
Masa dan ruang
Jam atom, misalnya, sangat bagus untuk penyelidikan memahami perkara gelap. Para penyelidik telah mencadangkan bahawa kajian mengenai kesalahan kecil dalam operasi jam atom tidak akan menjejaki apa-apa selain "poket" bahan gelap di angkasa. Kajian terdahulu menunjukkan bahawa sistem jam atom dan bahkan satu alat yang sangat sensitif dapat mendaftarkan perubahan dalam frekuensi getaran atom dan sinaran laser jika mereka melalui kawasan benda gelap. Memandangkan bahawa projek baru jauh lebih stabil dan tepat daripada pendahulunya, mungkin akan membantu kita membongkar salah satu misteri alam semesta yang paling menarik.
Vasily Makarov
