Artykuł opisujący postępy w tej sprawie trafi na łamy Physical Review Letters. Jego autorzy podkreślają, że nowy zegar atomowy będzie wykraczał swoimi możliwościami daleko poza zwykłe mierzenie czasu. Dzięki powalającej na kolana precyzji i dokładności fizycy zamierzają wykorzystywać go między innymi do nawigowania w przestrzeni kosmicznej, poszukiwania nieznanych do tej pory cząstek, badania złóż minerałów czy testowania założeń ogólnej teorii względności.
O ile niedokładności pomiarowe klasycznych zegarów sprawiają, dość szybko “rozjeżdżają” się one z faktycznym czasem, tak zaawansowane zegary atomowe mają tracić sekundę średnio raz na 30 miliardów lat. O tym, jak imponujący jest to wynik najlepiej świadczy fakt, iż za 30 miliardów lat zapewne nie będzie ani ludzkości, ani całego naszego Układu Słonecznego.
W ramach projektu realizowanego przez JILA jego uczestnicy wykorzystali sieć światła w postaci siatki optycznej. Takowa posłużyła naukowcom ze Stanów Zjednoczonych do wychwytywania i pomiaru dziesiątek tysięcy pojedynczych atomów. Im więcej atomów poddanych pomiarom, tym łatwiej zegarowi zmierzyć sekundę przy zachowaniu jak najwyższego możliwego stopnia dokładności.
Zegar atomowy zaprojektowany przez naukowców związanych z JILA ma posłużyć do sprawdzania założeń ogólnej teorii względności, nawigowania w przestrzeni kosmicznej czy prowadzenia rekordowo dokładnych pomiarów czasu
Do ustanowienia rekordu przyczyniło się wykorzystanie światła lasera w celu uwięzienia atomów, dzięki czemu członkom zespołu badawczego udało się ograniczyć dwa główne źródła błędów. Pierwsze obejmowało wpływ światła lasera zatrzymującego atomy, natomiast drugie miało postać atomów zderzających się ze sobą, gdy odległości między nimi są zbyt małe.
Praktyczne możliwości nowego zegara atomowego wypadają iście imponująco. Mówi się o wykrywaniu wpływu efektów relatywistycznych na pomiar czasu w skali submilimetrowej. Innymi słowy, osoby korzystające z tego urządzenia mają możliwość identyfikacji minimalnych zmian w przepływie czasu wywołanych działaniem grawitacji. Dzięki wdrożeniu takiego podejścia pojawi się sposób na wypełnienie luki między eksperymentami w kwantowym świecie, a obserwacjami dotyczącymi wielkoskalowych zjawisk opisywanych przez ogólną teorię względności.
Czytaj też: Fizycy wysłali fotony w chmurę gazu. Materia aż zawirowała
Takie urządzenie mogłoby się też sprawdzić w przypadku lotów w głębokiej przestrzeni kosmicznej. Wyobraźmy sobie scenariusz, w którym ludzkość przygotowuje się do eksploracji innych planet, takich jak Mars, nie wspominając o bardziej odległych obiektach. Im większa odległość do przebycia, tym bardziej mogą nawarstwiać się błędy wynikające z niedokładnych pomiarów czasu. To z kolei prowadzi do pojawienia się realnego zagrożenia dla uczestników lotu, włącznie z niebezpieczeństwem śmierci w wyniku rozbicia się statku, na przykład w czasie lądowania na Czerwonej Planecie.