Fisikawan baru-baru ini memperkenalkan jam tangan paling akurat di dunia kepada publik, yang desain uniknya didasarkan pada organisasi khusus atom strontium di ruang tiga dimensi. Ternyata perangkat ini berguna tidak hanya untuk mengukur waktu, tetapi juga untuk mencari materi gelap misterius di kedalaman ruang angkasa.
Para ilmuwan di Boulder's JILA Laboratory di University of Colorado telah mengembangkan jam atom kuantum yang sangat akurat berdasarkan struktur tiga dimensi yang unik. Proyek ini benar-benar menetapkan tolok ukur baru untuk faktor kualitas - metrik yang mencirikan akurasi pengukuran. Jam membentuk atom strontium menjadi kubus, yang 1000 kali lebih padat dari jam satu dimensi sebelumnya. Untuk pertama kalinya, desain memungkinkan para ilmuwan berhasil menggunakan apa yang disebut "gas kuantum" untuk tujuan ini.
Jam tangan paling akurat di dunia
Jam atom (alias kuantum, atau jam molekuler) adalah alat untuk mengukur waktu, di mana bukan mekanisme silikon yang digunakan sebagai proses periodik, tetapi getaran yang terjadi pada tingkat atom dan molekuler. Misalnya, menurut sistem SI internasional, 1 detik sama dengan 9192 631770 periode radiasi elektromagnetik yang timbul dari transisi antara dua tingkat hyperfine keadaan dasar atom cesium-133.
Sebelumnya, setiap atom dalam jam atom dianggap sebagai partikel terpisah, dan karena itu interaksi antar atom dapat menyebabkan ketidakakuratan dalam pengukuran yang dilakukan. Namun, "sistem banyak benda kuantum" yang digunakan dalam proyek baru ini mengatur atom menurut pola tertentu, yang memungkinkan atom memblokir interaksinya, terlepas dari berapa banyak atom yang akhirnya dimasukkan ilmuwan ke dalam peralatan. Keadaan materi yang dikenal sebagai gas Fermi yang berdegenerasi (gas yang terdiri dari partikel Fermi) memungkinkan semua atom dalam sistem untuk dikuantisasi.
"Aspek terpenting dari potensi jam gas kuantum adalah kemampuannya untuk meningkatkan jumlah atom, yang menghasilkan peningkatan stabilitas yang sangat besar," jelas fisikawan Jun Yeh dari Institut Standar dan Teknologi Nasional (NIST), yang mengerjakan proyek tersebut. Menurutnya, umat manusia sedang memasuki "era yang benar-benar menggairahkan ketika kita dapat menggunakan materi rekayasa kuantum untuk mengukur kuantitas tertentu." Dalam uji laboratorium, kesalahannya 3,5 x 10 triliun - ini adalah jam atom pertama yang mencapai akurasi yang mengesankan.
Thomas O'Brien, kepala fisika kuantum dan pemimpin proyek NIST, menyatakan bahwa "jam strontium yang menggunakan gas kuantum adalah contoh mencolok dari teknologi" revolusi kuantum baru ", terkadang disebut sebagai" kuantum 2.0 ". Dia juga yakin bahwa pendekatan seperti itu dan pengembangan teknologi serupa di masa depan akan memungkinkan penggunaan korelasi kuantum untuk berbagai pengukuran dan bahkan untuk teknologi yang tidak terkait dengan waktu.
Video promosi:
Ruang dan waktu
Jam atom, misalnya, sangat bagus untuk penelitian tentang pemahaman materi gelap. Para peneliti telah menyarankan bahwa studi tentang kesalahan kecil dalam pengoperasian jam atom akan melacak tidak lebih dari "kantong" materi gelap di luar angkasa. Penelitian sebelumnya telah menunjukkan bahwa sistem jam atom dan bahkan salah satu alat yang sangat sensitif dapat mencatat perubahan frekuensi getaran atom dan radiasi laser jika mereka melewati area materi gelap. Mempertimbangkan bahwa proyek baru ini jauh lebih stabil dan akurat daripada pendahulunya, mungkin ini akan membantu kami mengungkap salah satu misteri paling menarik di Semesta.
Vasily Makarov
