Posted by შექნილია საათების წყვილი, რომელთაც დროის ინტერვალების გაზომვა ერთი მეკვინტილიონედის სიზუსტით შეუძლია(MIT Technology Review).
დროის ზეზუსტი გაზომვები ტექნიკური ამოცანების ამოსახსნელად არის საჭირო(მაგალითად, GPS-ის მუშაობა(ნეიტრინოების ზესისწრაფეში GPS დაადანაშაულეს)), ასევე ფუნდამენტური კვლევებისთვის(1), რომლებიც სამყაროს არსებობის კანონებისა და მათ შესახებ არსებული ვარაუდების გადამოწმების საშუალებას იძლევა.
მკვლევარებმა NIST(ა.შ.შ-ს ტექნოლოგიებისა და სტანდარტების ნაციონალური ინსტიტუტი)-დან, ადამიანის მიერ შექმნილთა შორის ყველაზე უფრო ზუსტი სათების წყვილი წარმოადგინეს. ”ტყუპები” მუშაობენ ცდომილებით, რომელიც ერთს უტოლდება 1018-დან, რაც სამყაროს ასაკის ერთ წამამდე სიზუსტით ან დედამიწის რადიუსის ერთი ატომის ზომამდე სიზუსტით გაზომვის ექვივალენტურია.
ეტალონად ფოტონების(ბერძნ.«სინათლე») — ელემენტარული ნაწილაკი, ელ.მაგნიტური გამოსხივების კვანტი. ეს არის უმასო ნაწილაკი, მისი უძრაობის მასა ნულის ტოლია, ანუ არსებობს მხოლოდ მოძრაობში და აუცილებლად ზღვრული სიჩქარით(300 000 კმ/წმ. ვაკუუმში). სხვა და სხვა გარემოში სხივი, იგივე ელ.მაგნიტური ტალღა, განსხვავებული სიჩქარით ვრცელდება. გავრცელების სიჩქარის შემცირება მეორადი გამოსხივების გამო ხდება. მაგალითად, ნივთიერებაში ელექტრონთან შეჯახების დროს გამოსხივდება სხვა, იგივე მონაცემების ფოტონი. ელექტრონს შეჯახებული ფოტონისგან გადაეცა ენერგია, რის გამოც იგი ასხივებ სხვა ფოტონს, რათა დაუბრუნდეს არააგზნებულ მდგომარეობას. ახლად გამოსხივებული ფოტონის სიჩქარეც რა თქმა უნდა იგივეა, როგორიც ჰქონდა პირველს. ფოტონის ელექტრული მუხტიც ნულის ტოლია.) რხევებია გამოყენებული, რომლებსაც ატომები აღგზნებულიდან, ძირითად მდგომარეობაში გადასვლის დროს ასხივებს. ენერგიათა სხვაობა ამ მდგომარეობებს შორის(შესაბამისად, გამოსხივების სიხშირეც) ნებისმიერი ქიმიური ელემენტისთვის მუდმივია. თუმცა, პრაქტიკაზე ამ სიხშირეების გაზომვა სირთულეებთან არის დაკავშირებული.
დოპლერის ეფექტი, ატომის უმცირესი გადაადგილების დროსაც კი სიხშირის წანაცვლებას იწვევს. შთარქის ეფექტი კი ატომის სხვადასხვა მდგომარეობების ენერგიათა სხვაობის ცვლილებას(ესეიგი გადასვლის დროს გამოსხივებული ფოტონის სიხშირისაც) ელექტრული ველის ზემოქმედების ქვეშ მოხვედრის დროს.
სივრცეში ატომების დასაფიქსირებლად და დოპლერის ეფექტის მინიმიზაციისთვის, საათის კონსტრუქციაში ოპტიკური ბადე იქნა გამოყენებული – პოტენციალური ”უჯრედები” მდგარი ტალღების გადაკვეთის ზონაში, რომლებიც პერპენდიკულარი მიმართულებებით ვრცელდება. ატომებს გააჩნიათ თვისება დაიკაონ ადგილი პოტენციალურ მინიმუმებში, რაც მათი ქაოტური მოძრაობების გამორიცხვის საშუალებას იძლევა.
თუმცა, ელექტრომაგნიტური ველის თანაობისას, რომელიც ოპტიკური ბადის შესაქმნელადაა საჭირო, შთარქისეული ეფექტი იჩენს თავს. მეცნიერებმა, ექსპერიმენტის შედეგებზე ასეთი ზემოქმედების მოსაშორებლად, იტერბიუმის ატომები გამოიყენეს, რომელიც თავისი ”მაგიური გადასვლებით” არის ცნობილი: ენერგეტიკული სხვაობა გადასვლებს შორის ერთნაირია, ამიტომ წანაცვლება ექსპერიმენტზე ზეგავლენას ვერ ახდენდა.
ოპტიკურ ბადეში დიდი რაოდენობით იტერბიუმის ატომთა მოთავსებაა შესაძლებელი, კიდევ უფრო მეტი სიზუსტისთვის რამდენიმე მათგანის გამოსხივების სიხშირეები იზომება.
ზეზუსტი საათი ფუნდამენტური ფიზიკური თეორიების გადამოწმების დროს იქნება გამოყენებული, მაგალითად, დროის გრავიტაციული შენელება. ადრე შექმნილი საათების მოდელებს ამ ეფექტის ”დაჭერა”, დედამიწის გრავიტაციულ ველში, გაზომვათა წერტილების რამდენიმე მეტრზე და კილომეტრეზე გადანაცლების დროს შეეძლო. საათი, რომელიც NIST-ის ფიზიკოსებმა ააწყვეს, დროის შენელების დაფიქსირებას 1 სმ-ზე მაღლა ან დაბლა გადანაცვლების დროსაც ახერხებს(მეცნიერებმა დროის შენელება ლაბორატორიაში გაზომეს; ატომური საათი გეოიდის შესასწავლად; ივნისიდან ივლისზე გადასვლისას დრო გაჩერდება…; მაინც რა ასაკისაა სამყარო?; დროის უკუსვლა შეუძლებელია; დაკონსერვებული დრო).