Vedci predstavili najpresnejšie atómové hodiny na svete: Pomôžu nám zodpovedať najväčšie záhady vesmíru
Nová generácia atómových hodín preskúma teóriu relativity v najmenšej možnej škále. Môže nám pomôcť nájsť cestu k teórii všetkého.
Výskumníci z inštitútu NIST vytvorili doteraz najpresnejšie atómové hodiny na svete.
Atómové hodiny sú doteraz najpresnejšie hodiny, ktorých základom sú oscilácie molekúl alebo atómov vhodnej látky. Používa sa napríklad plynový amoniak na vlnovej dĺžke 1,2599 cm. V podstate sú to zdokonalené kremenné hodiny, kontrolované frekvenciou vhodnej molekulovej alebo atómovej spektrálnej čiary.
Hoci atómové hodiny sú neporovnateľne presnejšie ako štandardne využívané hodiny, aj presnosť jednotlivých typov atómových hodín sa môže líšiť. Možno sa však aj ty pýtaš, na čo nám sú čo najpresnejšie hodiny.
Autori štúdie vysvetľujú, že ak sa chceme presne orientovať v nekonečnej temnote vesmíru alebo hľadať nové častice, potrebujeme metódu merania času, ktorá by nám dovolila viac, než len povedať, koľko je hodín. Nová generácia atómových hodín by nám dokázala napríklad prezradiť, kde pod zemou sa nachádzajú ložiská vzácnych minerálov. Zároveň by vedci cez atómové hodiny novej generácie dokázali skúmať Einsteinovu teóriu relativity, cez ktorú chápeme fungovanie celého vesmíru.
Zmena definície času
Zaujímavosťou je, že svetová vedecká komunita momentálne zvažuje, že by zmenila definíciu sekundy na základe týchto optických atómových hodín. Tie merajú čas tak, že svetelnými vlnami osvecujú atómy. Táto metóda merania času má oveľa vyššiu frekvenciu a tým pádom merať čas oveľa presnejšie. Predpokladá sa, že nová generácia atómových hodín by mohla potenciálne stratiť sekundu len za 30-miliárd rokov.
Neprehliadni
“Nová generácia atómových hodín využíva takzvanú optickú mriežku na uväznenie a meranie desiatok tisícov individuálnych atómov. Schopnosť odmerať tak obrovské množstvo atómov má veľkú výhodu, čo sa týka presnosti. Čím viac atómov odmeriame, tým viac dát majú atómové hodiny na poskytnutie čo najpresnejšieho merania jednej sekundy,” tvrdia vedci.
Rozpitvanie teórie relativity
Einsteinova teória relativity patrí pravdepodobne medzi tie najrevolučnejšie vedecké práce, aké sa kedy objavili. Transformovala náš pohľad na vesmír a predpovedala veľa fenoménov, ktoré vedci objavili až dekády neskôr. Teória relativity je zároveň jednou z najtestovanejších teórií vôbec.
Každým testovaním teória relativity prešla, no pred sebou môže mať svoj finálny test. Nová generácia atómových hodín je tak presná, že teóriu relativity môže preskúmať na najmenšej možnej škále.
“S novými atómovými hodinami môžeme odhaliť drobné fenomény na mikroskopickej škále, ktoré teória relativity predpovedala,” tvrdí fyzik z inštitútu NIST a laboratória JILA, Jun Ye.
Teória relativity tvrdí, že gravitácia vzniká deformáciou priestoru a času. Jeden z hlavných bodov tvrdí, že čas je gravitáciou ovplyvnený a čím väčšia gravitácia je, tým pomalšie čas plynie.
Nové atómové hodiny dokážu pozorovať efekt relativity na mikroskopických škálach. Vedci veria, že by nám mohli pomôcť premostiť dve doteraz nezlučiteľné teórie, relativitu a kvantovú mechaniku.
Každá exceluje vo svojom vlastnom obore. Relativita nám dáva pochopenie “veľkých vecí”, ako pohybov planét, hviezd a galaxií. Kvantová mechanika zas vysvetľuje, ako fungujú “veľmi malé veci”, teda častice. Kvantová mechanika sa ale rozpadá pri popise veľkých fenoménov a relativita naopak. Spojenie týchto dvoch teórií by viedlo k “teórii všetkého” svätého grálu fyziky.
Lepšia navigácia
Nová generácia atómových hodín by nám zároveň mohla otvoriť aj vesmír presnejšou navigáciou v tomto priestore. S misiami do hlbín vesmíru potrebujeme mimoriadne presný nástroj na meranie času. Pri cestovaní na obrovské vzdialenosti totiž aj malá chyba znamená, že astronauti môžu svoj cieľ prestreliť o milióny kilometrov.
Nie je to však len o cestovaní naprieč vesmírom. Novú generáciu atómových hodín budeme potrebovať aj vtedy, ak chceme pristáť s raketou na Marse so 100% presnosťou.
Výskumníci tvrdia, že nové atómové hodiny prinesú takú mieru presnosti, že budeme môcť pozorovať fenomény, o ktorých sme doteraz len teoretizovali.
Komentáre