Măsurarea timpului a evoluat către o precizie incredibilă odată cu apariția ceasurilor atomice. Astăzi, intrăm într-o eră și mai precisă datorită ceasurilor atomice optice. Aceste instrumente depășesc cu mult capacitățile structurilor tradiționale, ceea ce promite progrese considerabile în diverse domenii științifice și tehnologice.
Ceasurile atomice, care au apărut în anii 1950, au revoluționat măsurarea timpului. Ele folosesc atomi de cesiu răciți la temperaturi apropiate de zero absolut. Principiul se bazează pe măsurarea frecvenței de rezonanță a acestor atomi. Concret, atunci când un atom de cesiu trece de la un nivel de energie la altul, emite sau absoarbe radiații electromagnetice cu o frecvență foarte precisă care servește drept referință pentru oscilațiile ceasului. Cele mai avansate ceasuri atomice pierd mai puțin de o secundă în 300 de milioane de ani, precizie suficientă pentru multe aplicații. Una dintre cele mai frecvente utilizări ale acestor dispozitive este sistemul de poziționare globală (GPS). Sateliții GPS conțin de fapt ceasuri atomice care își sincronizează semnalele, permițând receptorilor de la sol să-și calculeze poziția cu mare precizie. Aceste ceasuri sunt, de asemenea, cruciale pentru rețelele de telecomunicații, sincronizarea tranzacțiilor financiare și cercetarea științifică care necesită măsurarea precisă a timpului.
În ciuda preciziei impresionante a ceasurilor atomice tradiționale, oamenii de știință au căutat să atingă precizii și mai mari. Ceasurile atomice optice reprezintă această nouă generație. Folosind rețele optice sau „pânze de lumină”, aceștia captează și măsoară mii de atomi simultan. Un progres notabil este utilizarea a 40.000 de atomi de stronțiu răciți la o fracțiune de grad peste zero absolut. Tranzițiile energetice ale acestor atomi oferă o bază și mai stabilă pentru măsurarea timpului. Recent, cercetătorii au obținut o precizie uluitoare, cu o incertitudine de doar 8,1 părți pe zecime de miliardime de miliardime. Această precizie o depășește cu mult pe cea a ceasurilor atomice clasice și deschide noi posibilități. De exemplu, structurile optice ar putea îmbunătăți acuratețea sistemelor GPS cu un factor de o mie, transformând navigația și cartografierea. Noul ceas și rezultatele obținute au fost prezentate într-un articol publicat în Physical Review Letters.
Această nouă generație de ceasuri ar putea juca un rol esențial în explorarea spațiului, permițând urmăririrea misiunilor cu o precizie nerealizată până acum. Interesul acestor mașini depășește cu mult aceste aplicații practice. Precizia lor extremă face posibilă explorarea bazelor fizicii, în special relativitatea generală a lui Einstein. Ceasurile atomice optice pot detecta efecte minime ale curburii spațiu-timpului, chiar și la scară microscopică. Aceasta oferă o oportunitate unică de a testa teoriile fizice cu o rigoare fără precedent.
