Квантно-логичка штоперица, утемељена на препознавању енергетског стања појединачног атома, касни само једну секунду у 3,7 милијарди година. Замислите: откуцава хиљаду пута мање од милијардитог делића секунде!

Знате ли колико је тачно сати? Иако би вас једни погледали љубопитљиво, други зачуђено, трећи уз смешак одмахнули главом... и тако у недоглед, питање није ни безазлено, ни бесмислено. Први утисак увелико вара, као и наши часовници.

Вековима се и сајџије и учењаци утркују да измере најсићушније делиће времена. Назире ли се томе крај?

У Националном институту за стандарде и технологију САД недавно су израдили најтачнију штоперицу на свету  100.000 пута прецизнију од до сада најтачније. Назвали су је квантно-логички часовник који касни једну једину секунду у 3,7 милијарди година! Заснива се на препознавању енергетског стања појединачног јона алуминијума. Јони су, да подсетимо, атоми или молекули који су остали без једног или више електрона.

Милијарде у секунди

Веома чудна машинерија која нимало не подсећа на уобичајене ручне, стоне или зидне часовнике, могла био једног дана  предвиђају физичари  да измери (открије), чак, успоравање протока времена предвиђеног општом теоријом релативности Алберта Ајнштајна! Већ сада се појављује као истински такмац за ново мерило (стандард) учесталости, објашњава Џејмс (Чинвен) Чоу који је ово постигнуће описао у угледном часопису Фи„зикал ривју летерс”.

Неколико истраживачких дружина на разним меридијанима надмеће се у смишљању атомског часовника који ће истиснути постојећи најпрецизнији  цезијумски, с кашњењем од једне секунде на сваких сто милиона година. У најскорашњијој скаламерији користе се јони алуминијума и магнезијума, што је чини двоструко тачнијом од претходних са алуминијумом и берилијумом.

Како квантно-логички часовник, у ствари, показује време?

Једноставно речено, мери учесталост треперења (вибрација) ултраљубичасте ласерске светлости. Најбољи ласери, нажалост, сваког сата омаше један откуцај, зато што се не одликују беспрекорном постојаношћу.

Желећи да овај недостатак преброде, амерички истраживачи су изабрали наелектрисани алуминијумски атом који затрепери хиљаду милијарди пута у секунди, а то значи да откуцава тактом од једног петахерца. Када га погоде усмереним ултраљубичастим зраком танано подешеним на исту учесталост, јон алуминијума промениће своје стање (у супротном, неће).

Отпуштање фотона

На који начин, међутим, удесити да се учесталост ласерског зрака поклопи са учесталошћу алуминијумовог јона? Уколико малчице подбаци или пребаци, као код пуцања у мету на стрелишту, јон неће променити своје стање. Џејмс Чоу се досетио да га упари с магнезијумовим парњаком. Дотични пар се излаже деловању одвојених ласерских хитаца; уколико алуминијумов јон промени стање, оба јона затрепере.

Сада у игру улази трећи ласерски зрак који је усмерен једино на магнезијумов јон. Уколико затрепери, он отпусти један фотон (светлосна честица). Али то није крај пута. Како измерити време у овом чудесном преплитању светлости, ако је трајање секунде утемељено на цезијумском атомском часовнику?

Другим речима, атомска штоперица мање тачности није у стању да бележи промене у штоперици веће тачности! Нова временска јединица (и начело) мора се утемељити на алуминијумском часовнику.

Чему толико задирање у ситнице?

Најновија јонска штоперица олакшаће да се боље схвате две познате физичке непроменљиве величине, као што су брзина светлости у вакууму или Планкова константа (веома битна вредност у квантној физици). Верује се да су поменуте константе заувек остале исте, али поједини теоријски физичари и космолози претпостављају да су се, по свему судећи, незнатно промениле.



Izvor: Politika