Kinijos mokslininkai sukūrė vieną tiksliausių laikrodžių pasaulyje – tokį tikslų, kad artimiausiais metais jis gali paskatinti oficialiai peržiūrėti, kaip apibrėžiama sekundė.
Naujasis įrenginys yra stroncio optinis gardelės laikrodis. Jis sekundes gali „skaičiuoti“ iki 19-os skaitmenų po kablelio. Kitaip tariant, jei toks laikrodis veiktų 30 mlrd. metų (tai daugiau nei dvigubai viršija dabartinį Visatos amžių), jo paklaida siektų maždaug vieną sekundę.
Toks tikslumo lygis iki šiol buvo praktiškai nepasiekiamas, tačiau dabar jis priartina mokslininkus prie tikslo per artimiausią dešimtmetį pakeisti oficialų sekundės apibrėžimą Tarptautinėje vienetų sistemoje (SI).
Vis dėlto, kad sekundė būtų perrašyta, reikia įvykdyti kelias sąlygas. Viena jų – skirtingose institucijose turi veikti bent trys optiniai laikrodžiai, paremti tuo pačiu „tiksėjimo“ principu ir pasižymintys pakankamu tikslumu bei stabilumu.
Šis naujas optinis laikrodis atitinka reikiamus tikslumo ir stabilumo kriterijus. Be to, tokie prietaisai gali būti naudingi ne tik laiko matavimui: jie padeda ieškoti tamsiosios materijos požymių ir itin tiksliai fiksuoti Žemės gravitacinio lauko skirtumus.
Taip pat skaitykite:
Iš pradžių sekundė buvo apibrėžiama kaip paros dalis – tiksliau, 1/86 400 paros. Tai logiška kasdienybėje, tačiau mokslo ir pramonės poreikiams toks apibrėžimas per netikslus, nes „viena para“ nėra pastovus dydis: Žemės sukimosi greitis kinta dėl įvairių veiksnių.
Atominių laikrodžių atsiradimas leido sekundę apibrėžti nepriklausomai nuo Žemės judėjimo, remiantis stabiliais gamtos procesais. Nuo 1967 metų SI sekundė apibrėžiama kaip tiksliai 9 192 631 770 cezio-133 atomo virpesių.
Tačiau ir šis standartas nėra riba. Tokie atomai kaip stroncis virpa matomos šviesos dažniais – tai sukuria apie 700 kvadrilijonų „tiksėjimų“ per sekundę, palyginti su cezio maždaug 9 mlrd. Tokį signalą matuojant optiniais laikrodžiais, pasiekiamas apie 10-18 sekundės tikslumas.
Naujame tyrime Kinijos Mokslo ir technologijų universiteto mokslininkai aprašė patobulinimus, pritaikytus jų stroncio optiniam laikrodžiui: neapibrėžtis sumažinta iki 9,2 x 10-19, o stabilumas – iki 6,3 x 10-19.
„Šie rezultatai atitinka 2 x 10-18 vieno laikrodžio tikslumo reikalavimą, reikalingą SI sekundės perapibrėžimui, ir atveria galimybes reliatyvistinėje geodezijoje bei didelės skiriamosios gebos tamsiosios materijos paieškose“, – rašo tyrėjai moksliniame straipsnyje.
Taip pat skaitykite:
Komanda nurodo, kad šį etapą jau yra pasiekę ir dar du stroncio optiniai laikrodžiai, taip pat egzistuoja itin tikslūs laikrodžiai, matuojantys laiką aliuminio jonais. Jei tokių prietaisų skaičius ir jų suderinamumas toliau augs, sąlygos sekundės perapibrėžimui gali būti įvykdytos netrukus.
Sprendimus dėl tokių pokyčių priima Generalinė svorių ir matų konferencija, rengiama kas ketverius metus. Artimiausias posėdis numatytas spalį, tačiau, kaip teigiama, šiuo metu dar nepadaryta pakankamai pažangos, kad sekundės apibrėžimo keitimas būtų patvirtintas jau dabar.
Vietoje to komitetui pavesta toliau rengti pasiūlymą dėl naujos sekundės apibrėžties, kurį planuojama pristatyti 29-ajame konferencijos posėdyje 2030 metais, kartu nurodant ir galimą įsigaliojimo datą.
