Ultrapřesné atomové optické hodiny mohou předefinovat délku sekundy
Délka sekundy nebyla aktualizována 70 let. To se může brzy změnit, uvedl web livescience.
Definice sekundy, nejzákladnější jednotky času v našem současném systému měření, nebyla aktualizována více než 70 let. Zhruba v příštím desetiletí se to ale může změnit. Ultrapřesné atomové optické hodiny, které se spoléhají na viditelné světlo, jsou na cestě k nastavení nové definice sekundy. Tyto novější verze atomových hodin jsou přinejmenším teoreticky mnohem přesnější než cesiové hodiny se zlatým standardem, které měří sekundu na základě oscilace atomů cesia při vystavení mikrovlnám.
V červnu může Mezinárodní úřad pro váhy a míry zveřejnit kritéria potřebná pro jakoukoli budoucí definici. Zatím žádné optické hodiny nejsou zcela připraveny na hlavní vysílací čas. Ale nová definice by mohla být formálně schválena již v roce 2030. Nový typ optických hodin by mohl pomoci odhalit temnou hmotu, neviditelnou látku, která působí gravitační silou.
Současná standardní sekunda je založena na experimentu z roku 1957 s izotopem nebo variantou cesia. Když pulsují specifickou vlnovou délkou mikrovlnné energie, atomy cesia jsou nejvíce „vzrušené“ a uvolňují největší možný počet fotonů nebo jednotek světla. Tato vlnová délka, nazývaná přirozená rezonanční frekvence cesia, způsobuje, že atomy cesia „tikají“ 9 192 631 770 krát každou sekundu. Tato původní definice sekundy byla spojena s délkou dne, což zase souviselo s proměnlivými skutečnostmi, jako je rotace Země a pozice jiných nebeských objektů v té době.
Naproti tomu optické atomové hodiny měří oscilaci atomů, které při pulzování světlem ve viditelné oblasti elektromagnetického spektra „tikají“ mnohem rychleji než atomy cesia. Protože mohou tikat mnohem rychleji, mohou teoreticky definovat sekundu s mnohem jemnějším rozlišením. Existuje několik uchazečů o nahrazení cesia jako vládnoucího časoměřiče, včetně stroncia, ytterbia a hliníku. Každý má své plusy a mínusy. K dosažení takových hodin musí výzkumníci pozastavit a poté zchladit atomy na vláskovou šířku absolutní nuly a poté je pulzovat přesně vyladěnou barvou viditelného světla potřebnou k maximálnímu vybuzení atomů. Jedna část systému svítí na atomy a druhá počítá oscilace.
Proč tedy vědci chtějí, aby sekundy měřily stále přesnější atomové hodiny? Einsteinova teorie relativity říká, že je čas deformován hmotou a gravitací. V důsledku toho může čas tikat nekonečně pomaleji na hladině moře, kde je gravitační pole Země silnější, než na vrcholu Mount Everestu, kde je stále o něco slabší. Detekce těchto nepatrných změn v toku času by také mohla odhalit nové důkazy fyziky. Například vliv temné hmoty byl dosud detekován pouze ve vzdáleném tanci galaxií kroužících kolem sebe, z ohybu světla kolem planet a hvězd a ze zbytkového světla z velkého třesku.