Fyzici z Massachusettského technologického institutu (Massachusetts Institute of Technology; MIT) navrhli a představili nový typ atomových hodin, které místo náhodně oscilujících atomů využívají k měření času takzvané provázané (též zapletené) atomy.
Atomové hodiny jsou měřidlem s těžko představitelnou přesností. Kdybychom při vzniku vesmíru měli možnost spustit časomíru na bázi atomů stroncia, byla by jejich odchylka k dnešku přibližně půl sekundy. To je skvělá přesnost, přesto zde, stejně jako u většiny dalších věcí, existuje prostor pro zlepšení.
Ještě přesnější hodiny
Současné atomové hodiny používají k detekci rezonanční frekvenci atomů, jež kmitají na konstantní frekvenci. Nové hodiny mohou dosáhnout vyšší přesnosti, neboť jsou čtyřikrát rychlejší ve srovnání s hodinami, které nevyužívají provázané atomy.
„Atomy jsou korelovány způsobem, který je podle zákonů klasické fyziky nemožný,“ uvedla Jennifer Chu. Pokud bychom upravili dnešní nejmodernější atomové hodiny tak, aby používaly provázané atomy, pak by se od vzniku vesmíru odchýlily od skutečnosti o méně než 100 milisekund, tvrdí hlavní autor studie Edwin Pedrozo-Penafiel.
Tip - mohlo by vás zajímat: Unikátní obří mechanické hodiny Jeffa Bezose, které vydrží měřit čas příštích 10 tisíc let, se začaly stavět.
Zásadní rozdíl spočívá v tom, že hodiny neměří oblak náhodně oscilujících atomů. Místo toho používají atomy, které jsou kvantově provázané. Konkrétně se má jednat o 350 atomů ytterbia, jež oscilují na stejné velmi vysoké frekvenci jako viditelné světlo. Kterýkoli atom tak osciluje na 100000× vyšší frekvenci než cesium.
A komu tím prospějí?
Přesnější atomové hodiny by měly vědcům pomoci odemknout některé záhady vesmíru, jako je temná hmota či gravitační vlny. Podstatou nového způsobu měření je přesná detekce energetického rozdílu mezi dvěma atomovými hladinami.
„To umožní další pokrok v přesnosti měření času s mnoha vědeckými a technologickými aplikacemi, včetně testů přesnosti základních fyzikálních zákonů, geodézie a detekce gravitačních vln.“ uvádí vědci ve článku, publikovaném v odborném časopise Nature.
S lepšími atomovými hodinami by vědci mohli najít odpovědi na některé otázky, u kterých zatím máme jen teoretické odpovědi. Mohli by například odhalit, jaký vliv může mít gravitace na plynutí času a zda se mění rychlost světla spolu s tím, jak stárne vesmír.