Ce sunt ceasurile optice?
Ceasurile optice reprezintă următoarea generație de dispozitive de măsurare a timpului, funcționând la frecvențe optice (lumina vizibilă) în loc de microunde. Acestea folosesc atomi răciți la temperaturi apropiate de zero absolut, captați în rețele de laser.
Spre deosebire de ceasurile atomice cu cesiu care oscilează de 9 miliarde de ori pe secundă, ceasurile optice oscilează de sute de trilioane de ori, oferind o rezoluție incomparabil mai fină.
Cum funcționează?
Atomii (de obicei stronțiu sau ytterbium) sunt răciți la câteva microkelvin folosind lasere. Apoi sunt captați într-o rețea optică tridimensională formată din unde laser staționare.
Un laser ultra-stabil de interogare măsoară tranziția electronică a atomilor cu o precizie incredibilă, detectând frecvența exactă de oscilație.
Stronțiu vs Ytterbium
Atomii de stronțiu (Sr) funcționează la 429 THz și au demonstrat stabilități de 10^-18. Ceasurile cu ytterbium (Yb) funcționează la 518 THz și au atins performanțe similare.
Ambele elemente sunt candidate pentru viitoarea redefinire a secundei, așteptată în jurul anului 2030.
Aplicații practice
Geodetia relativistă: detectarea diferențelor de altitudine de 1 cm prin dilatarea gravitațională a timpului. Detectarea undelor gravitaționale: complementar LIGO.
Navigație de precizie: viitoarele sisteme GPS ar putea oferi precizie centimetrică. Testarea fundamentelor fizicii: căutarea variației constantelor fundamentale.
Viitorul definiției secundei
Consorțiul internațional de metrologie (BIPM) pregătește redefinirea secundei bazată pe ceasuri optice. Aceasta va marca cea mai mare îmbunătățire a preciziei temporale din istorie.
Tranziția va necesita o infrastructură globală nouă pentru diseminarea timpului optic prin fibră optică.