Rekordně přesné stronciové atomové hodiny
V laboratoři JILA, což je společné pracoviště amerického Národního institutu pro standardy a technologii a Coloradské univerzity v Boulderu, začaly pracovat velmi přesné hodiny na bázi několika tisíc hluboce podchlazených a uspořádaných atomů stroncia.
Atomy jsou umístěny ve vakuové komoře, srovnány do přesné optické mřížky a „rozkmitány” červeným laserem mezi dvěma energetickými stavy. Jsou tak přesné a stabilní, že dvoje stejné stronciové hodiny se navzájem rozejdou o jednu sekundu až po 5 miliardách let.
Relativní stabilita kmitů stronciových atomů v této mřížce činí zhruba jeden vynechaný či přebývající kmit, připadající zhruba na jeden trilion (deset na osmnáctou) kmitů. Během jedné sekundy se ovšem odehraje zhruba 430 bilionů jejich kmitů. Stabilita stronciových hodin je skoro stejná jako stabilita podobných hodin na bázi ytterbia, vyvinutých v srpnu roku 2013. Stabilitu a přesnost daného systému ověřili vědci pomocí dvou stejných stronciových hodin, vyrobených v letech 2005 a 2013.
K čemu mohou sloužit tak neuvěřitelně přesné hodiny? Jednak samozřejmě k centrální synchronizaci veškeré časomíry naší civilizace, tedy k řízení všeho, co lidstvo vykonává a při čem je třeba měřit čas. Navíc ovšem získáme mnohem přesnější časový etalon pro proměřování veškerého fyzikálního světa kolem nás a fyzickou distribuci standardních jednotek SI. A to včetně ultrapřesného měření fundamentálních fyzikálních procesů, fyzikálních zákonů, základních konstant a sledování případných různých odchylek v tomto rámci. Momentálně podobné úkoly již přes dvacet let plní atomové hodiny NIST-F1, založené na kmitech atomů cesia, které pracují s mikrovlnami. Ty vykazují přesnost zhruba jedné sekundy za 300 milionů let. Od stronciových atomových hodin se tedy čeká, že díky nim se časomíra v budoucnu minimálně 15krát zpřesní.
Stronciové hodiny nám také umožní přesněji změřit a ověřit jemné projevy Einsteinovy teorie relativity v dějích, které se odehrávají na naší planetě a ve vesmíru, například v oblasti činnosti umělých družic, v rámci nebeské mechaniky planet a dalších těles sluneční soustavy. Díky nim budeme také moci přesněji zmapovat magnetické pole Země a zpřesnit výsledky navigačních systémů typu GPS.
Zdroje: Phys.Org, Nature, The Verge, Engineering.com, NIST
Nejposlouchanější
Více z pořadu
E-shop Českého rozhlasu
Vždycky jsem si přál ocitnout se v románu Julese Verna. Teď se mi to splnilo.
Václav Žmolík, moderátor
Tajuplný ostrov
Lincolnův ostrov nikdo nikdy na mapě nenašel, a přece ho znají lidé na celém světě. Už déle než sto třicet let na něm prožívají dobrodružství s pěticí trosečníků, kteří na něm našli útočiště, a hlavně nejedno tajemství.
