นาฬิกาอะตอมออปติคัลสร้างความแม่นยำสูงสุดใหม่
นาฬิกาอะตอมรุ่นใหม่จะ "เดิน" ด้วยความถี่ของเลเซอร์มากกว่าความถี่คลื่นไมโครเวฟของนาฬิกาซีเซียม (cesium) ประมาณ 100,000 เท่า ที่ใช้บัญญติสร้างค่าวินาทีในปัจจุบัน นาฬิกาออปติคัล (optical clocks) เหล่านี้ส่วนใหญ่ยังอยู่ในระหว่างการประเมิน แต่ในขณะนี้ นาฬิกาบางรุ่นมีความแม่นยำมากกว่านาฬิกาซีเซียมถึง 100 เท่า นาฬิกาเหล่านี้จึงจะกลายเป็นพื้นฐานในอนาคตสำหรับการกำหนดวินาทีในระบบหน่วยสากล (SI)
ในนาฬิกาอะตอมแบบออปติคัล (optical atomic clock) อะตอมจะได้รับการฉายรังสีด้วยแสงเลเซอร์ หากเลเซอร์มีความถี่ที่ถูกต้อง อะตอมจะเปลี่ยนสถานะทางกลศาสตร์ควอนตัม เพื่อจุดประสงค์นี้ อะตอมจะต้องได้รับการปกป้องจากอิทธิพลภายนอกใดๆ
วิธีนี้ใช้ได้ผลดีมาก สำหรับนาฬิกาออปติคัลที่มีไอออนถูกกักไว้ (trapped ions) ไอออนสามารถถูกกักไว้โดยใช้สนามไฟฟ้าและถูกกักไว้ในตำแหน่งภายในระยะไม่กี่นาโนเมตรในสุญญากาศ ด้วยการควบคุมและการแยกที่โดดเด่นนี้ เราจึงสามารถเข้าใกล้ระบบควอนตัมในอุดมคติที่ไม่ถูกรบกวนได้มาก
นาฬิกาไอออนจึงมีค่าความไม่แน่นอนเชิงระบบสัมพันธ์เกินหลักทศนิยมที่ 18 แล้ว หากนาฬิกาดังกล่าวเดินมาตั้งแต่บิ๊กแบง (Big Bang) นาฬิกาดังกล่าวจะเสียเวลาไปเพียงหนึ่งวินาทีเท่านั้น
หัวหน้ากลุ่มวิจัย Tanja Mehlstäubler และทีมงานของเธอสามารถแก้ปัญหาเหล่านี้ได้ด้วยแนวคิดใหม่ที่น่าประทับใจ: ขณะนี้ นาฬิกามีความแม่นยำใกล้เคียงกับตำแหน่งทศนิยมที่ 18 จาก 2 ระบบ นาฬิกาออปติคัลอีกและหนึ่งระบบ นาฬิกาไมโครเวฟของ PTB เข้าร่วมในการเปรียบเทียบ: นาฬิกาอิตเทอร์เบียมไอออนเดี่ยว (single-ion ytterbium clock) นาฬิกาแลตทิซสตรอนเซียม (strontium lattice clock) และนาฬิกาน้ำพุซีเซียม (cesium fountain clock)
อัตราส่วนของนาฬิกาอินเดียม (indium) ต่อ นาฬิกาอิตเทอร์เบียม (ytterbium) เป็นนาฬิกาแรกที่เข้าถึงความไม่แน่นอนโดยรวมที่ต่ำกว่าขีดจำกัดที่จำเป็นสำหรับการเปรียบเทียบดังกล่าวตามแผนงานสำหรับการกำหนดนิยามใหม่ของคำว่า "วินาที"
แปลและเรียบเรียงโดย
One To Many - A Brief Science
.
แหล่งอ้างอิง
[1] Redefining the second: Optical atomic clock achieves record accuracy in comparison measurement
[2] 115In+−172Yb+ Coulomb Crystal Clock with 2.5×10−18 Systematic Uncertainty, Physical Review Letters (2025).
DOI: 10.1103/PhysRevLett.134.023201
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2024 Blockdit
