S novými atomovými hodinami půjde měřit vlnění časoprostoru  
Hodiny s 1000 atomy ytterbia jsou tak přesné, že se zpozdí o jednu sekundu za déle než 300 milionů let. Sbírají rekord za rekordem a už po nich pošilhávají fyzici, kteří by s nimi mohli měřit jevy související s gravitací.
Rekordní ytterbiové hodiny. Kredit: N. Phillips/NIST.
Rekordní ytterbiové hodiny. Kredit: N. Phillips/NIST.

V americkém Národním institutu standardů a technologie (NIST, National Institute of Standards and Technology) hledají nové možnosti, jak co nejpřesněji měřit čas. Teď si hrají s experimentálními atomovými hodinami a nedávno s nimi pokořili další rekordy. Tyhle hodiny jsou tak nesmírně přesné, že by se uplatnily při detailním měření gravitačního pole Země, při detekci vlnění časoprostoru gravitačními vlnami nebo třeba v experimentech hledajících temnou hmotu.

 

Atomové superhodiny institutu NIST tvoří tisícovka atomů ytterbia, které jsou polapené v laserových paprscích. Tyto lasery pálí bilionkrát za sekundu, což vede k tomu, že se polapené atomy přepínají mezi dvěma energetickými stavy, jako atomární metronom. Tyhle hodiny jsou přitom tak neuvěřitelně přesné, že se zpozdí o jedinou sekundu za déle než 300 milionů let.

 

Andrew Ludlow s jedněmi z experimentálních atomových hodin. Kredit: Burrus/NIST.
Andrew Ludlow s jedněmi z experimentálních atomových hodin. Kredit: Burrus/NIST.

Vždycky je ale co zlepšovat. Andrew Ludlow z NIST a jeho tým přidali atomovým hodinám termální a elektrické stínění. Když pak porovnali dvoje takové experimentální hodiny mezi sebou, tak nakonec získali tři nové rekordy zároveň. Jde přitom o rekordy v detailnějších statistických parametrech, které možná nejsou tak oslnivé a srozumitelné, pěkně ale vypovídají o výjimečnosti testovaných hodin. Výsledky jejich výzkumu publikoval časopis Nature.

 

Prvním byl rekord v míře statistické chyby, který souvisí s tím, jak přesně jsou hodiny sladěné se spontánními vibracemi atomů. Podle Ludlowova týmu udělají jejich hodinu v průměru 1,4 chyby z 1 trilionu (10 na osmnáctou). Druhý rekord se týkal stability měření. Jde o to, jak se „tiky“ atomových hodin mění v čase. Podle měření týmu NIST jsou tyhle atomové hodiny stabilní opravdu výjimečně. Třetím pokořeným rekordem byl rekord v opakovatelnost měření, který spočíval v pozorování toho, jak se dvoje hodiny udrží ve stejném rytmu. Takové měření vědci opakovali desetkrát, aby zjistili, že se frekvence tikání obou hodin lišila méně než o jednu triliontinu.

 

Logo NIST.
Logo NIST.

Nové rekordy potvrzují, že s těmito hodinami bude možné měřit skutečné lahůdky. Aplikace s takovými hodinami by měly umožnit změřit geoid Země, tedy tvar planety vycházející z jejího gravitačního pole, s přesností na méně než 1 centimetr. To by bylo několikrát přesněji, než kolik zvládne nejlepší soudobá technologie. S ytterbiovými hodinami také bude možné detekovat gravitační vlny, které vysílají monumentální vesmírné exploze, a pak jemně vlní časoprostorem, a třeba i temnou hmotu, která by měla udržovat vztah s běžnou hmotou pouze prostřednictvím gravitačních interakcí.

Literatura
NIST 28. 11. 2018, Nature online 28. 11. 2018.

Datum: 02.12.2018
Tisk článku

Související články:

Není teplota jako teplota a chladno jako chladno     Autor: Vladimír Wagner (03.01.2011)
Nový rekord ve kvantové teleportaci optickým vláknem     Autor: Stanislav Mihulka (24.09.2015)
Nejpřesnější atomové hodiny všech dob jsou z kostky kvantového plynu     Autor: Stanislav Mihulka (06.10.2017)
Kvantové rádio umožní komunikaci a navigaci pod zemí a pod vodou     Autor: Stanislav Mihulka (06.01.2018)



Diskuze:

Násobky

Pavel Skulil,2018-12-10 13:22:57

Ty bilióny a trilióny jsou po evropsku nebo po americku? (I když ono je to skoro jedno, i tak jsou tahle čísla mimo moje rozlišovací schopnosti :) )

Odpovědět

novinka?

Pavel Klein,2018-12-06 08:53:27

Dobrý den
Je zajímavé, že jsem o tomto experimentu četl již před více, než rokem na serveru aldebaran.cz (https://www.aldebaran.cz/bulletin/2017_05_nis.php)
Dokonce je shodná i fotografie v článku.
Navíc byla udávána přesnost o mnoho vyšší.

Odpovědět

+- 1 s / 300 miliónů let = +- 0,1 f ; nikoliv +- trilióntina

Josef Hrncirik,2018-12-03 06:35:52

Nejspíš i k dosažení +- 0,1 f je zapotřebí měřit (porovnávat) min 1000 s

Odpovědět


Re: +- 1 s / 300 miliónů let = +- 0,1 f ; nikoliv +- trilióntina

Jiri Naxera,2018-12-03 13:55:22

Tak to nevadí, když chytáte mili a mikrohertzové gravitační vlny několika dostatečně vzdálenými družicemi.

Odpovědět

Myslím si jako laik že nerotuje jen neutrino ale

Karel Ralský,2018-12-02 21:57:34

veškerá energie vyvržená z hmoty včetně Gama paprsků, v prostoru.Možná by to šlo oním zařízením změřit.

Odpovědět


Re: Myslím si jako laik že nerotuje jen neutrino ale

Karel Ralský,2018-12-07 20:06:04

A taky by se tím vyřešilo dilema se Schrodingerovou kočkou protože oscilace energie z hmoty (možná jsou rychlejší než světlo nebo se této rychlosti těsně blíží) by byla živá i mrtvá z hlediska našeho času zároveň.

Odpovědět

Vlnění

Milan Krnic,2018-12-02 18:15:15

Já dokáži obdobně zadržet pod vodou dech a vlnit se tam po dobu 60 milionů let, a to je, myslím, na suchozemce slušné.
Škoda, že jsou na tom ty časopisy tak špatně, že si nemůžu veřejně počíst o tom, jakpak zachytili oněch tisíc atomů.
https://www.nature.com/articles/s41586-018-0738-2
Vypadá to skvěle. Díky za článek.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace