Un grupo de físicos anunció la mejor actuación relojes atómicos desde cuando.
Se dice que el instrumento mide el tiempo con tanta precisión que solo perderá un segundo cada 300 mil millones de años, lo que permite mediciones más precisas de ondas gravitacionales, materia oscura y otros fenómenos físicos. Un estudio basado en una investigación dirigida por la Universidad de Wisconsin-Madison se publicó el miércoles (16 de febrero) en la revista Nature.
Shimon Kolkowitz, profesor de física en la Universidad de Wisconsin-Madison y autor principal del estudio, dijo en un comunicado declaración. «Estamos trabajando para mejorar su rendimiento y desarrollar aplicaciones emergentes que se habilitan a través de este rendimiento mejorado».
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En general, los relojes atómicos son los relojes que seguimiento de eco De las frecuencias de los átomos, suelen ser átomos de cesio o rubidio. Este proceso permite que dichos relojes midan el tiempo con un alto grado de precisión. agencia de la nasa Reloj atómico en el espacio profundo Es un ejemplo de un experimento espacial, que probó la tecnología en órbita durante dos años.
Los relojes atómicos funcionan haciendo un seguimiento de los niveles de energía de los electrones. “Cuando un electrón cambia de nivel de energía, absorbe o emite luz a una frecuencia similar a la de todos los átomos de un elemento dado”, explicó la universidad en el mismo comunicado. «Los relojes atómicos ópticos marcan la hora con un láser sintonizado para coincidir con precisión con esa frecuencia, y requieren algunos de los láseres más avanzados del mundo para marcar la hora con precisión».
El nuevo estudio creó un reloj múltiplex, que separaba estroncio Átomos en línea en una sola cámara de vacío. El equipo usó un «láser relativamente inferior», como lo llamó Kolkowitz, que todavía es capaz de producir niveles casi récord de precisión de medición.
Si hacen brillar el láser en solo una hora, el láser excita electrones en la misma cantidad de átomos durante solo una décima de segundo. Pero con dos horas al mismo tiempo, los átomos permanecieron excitados durante 26 segundos.
“Por lo general, nuestros láseres limitarán el rendimiento de estos relojes”, dijo Kolkowitz. «Pero debido a que los relojes están en el mismo entorno y exponen exactamente la misma luz láser, el efecto láser desaparece por completo».
Luego, el grupo trató de medir las diferencias entre los relojes específicamente, porque dos grupos de átomos en entornos ligeramente diferentes están «pateando» a diferentes velocidades debido a cambios en los campos magnéticos o gravitacionales. El equipo realizó el experimento más de 1000 veces para medir la diferencia y encontró una mayor precisión en esta medición con el tiempo.
En última instancia, los investigadores detectaron una diferencia en la tasa de señalización entre dos relojes atómicos que «corresponde a una diferencia entre sí de solo un segundo cada 300 000 millones de años, una medida de cronometraje precisa que establece un récord mundial para dos relojes espacialmente separados», dijo la universidad. dicho.
Coincidentemente, un estudio no relacionado en la misma edición de Nature publicó una diferencia de frecuencia entre la parte superior e inferior de una nube de átomos dispersos unas 10 veces mejor que la del grupo UW-Madison.
El otro estudio, dirigido por un instituto de investigación en Colorado llamado JILA (anteriormente Instituto Conjunto de Astrofísica de Laboratorio), estableció el récord mundial general de la diferencia de frecuencia más pequeña. El grupo UW-Madison ocupa el segundo lugar.
«Lo sorprendente es que hemos mostrado un rendimiento similar al de la gama JILA a pesar de que estamos usando un láser peor en un orden de magnitud», dijo Kolkowitz. «Esto es realmente importante para muchas aplicaciones del mundo real, donde nuestro láser se parece mucho a lo que obtendrías en el campo».
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