Większość dotychczasowych zegarów atomowych wykorzystuje atomy cezu-133 - sekunda jest definiowana jako czas równy 9 192 631 770 okresom promieniowania atomu cezu-133. Okrążające jądro atomowe elektrony emitują mikrofale, przeskakując pomiędzy orbitami.

Ograniczeniem zegarów cezowych jest to, że elektrony potrafią przeskakiwać z orbity na orbitę „tylko” 9 miliardów razy na sekundę. To pozwalało uzyskać dokładność rzędu jednej sekundy na 300 milionów lat. Elektrony w atomach strontu są szybsze - oscylują niemal milion miliardów razy na sekundę, co w roku 2014 pozwoliło osiągnąć dokładność rzędu 1 sekundy na 4,5 miliarda lat.

Teraz Jun Ye z University of Colorado w Boulder zbudował zegar strontowy tak precyzyjny, że niedokładność rzędu jednej sekundy mogłaby się pojawić po 90 miliardach lat.

Aby osiągnąć taką precyzję, trzeba było wytworzyć „gaz kwantowy” - schłodzić atomy do temperatury bardzo bliskiej zera bezwzględnego (minus 273 stopnie Celsjusza) i unieruchomić za pomocą trójwymiarowej matrycy wiązek laserowych, by zminimalizować zakłócenia. Zwiększyła się także gęstość „upakowania" atomów na centymetr sześcienny - 10 bilionów zamiast dotychczasowych 10 miliardów.

Bardziej precyzyjne zegary pozwalają na przykład sprawdzać doświadczalnie teorie fizyczne – takie jak teoria względności Einsteina – badając wpływ grawitacji na upływ czasu, oraz wykrywać fale grawitacyjne. (PAP)

autor: Paweł Wernicki

pmw/ agt/