Μπορεί να καθυστερήσει ή να βιαστεί κατά ένα δευτερόλεπτο — αλλά μόνο έπειτα από 15 δισεκατομμύρια χρόνια. Αυτό είναι το νέο ορόσημο που πέτυχαν Ευρωπαίοι ερευνητές, δημιουργώντας το πιο ακριβές ρολόι που έχει φτιαχτεί ποτέ: ένα φορητό οπτικό ρολόι βασισμένο στο στοιχείο στρόντιο, ικανό να μετρά τον χρόνο με ακρίβεια που μέχρι σήμερα θεωρούνταν αδιανόητη.
Η ομάδα πίσω από την καινοτομία παρουσίασε το ρολόι στο περιοδικό Quantum Science and Technology, εξηγώντας πως η συσκευή φτάνει σε σχετική αβεβαιότητα μόλις 2,1 × 10⁻¹⁸. Σε απλά λόγια, θα έπρεπε να περάσουν την ηλικία του Σύμπαντος για να χάσει ή να κερδίσει ένα δευτερόλεπτο.
Η αρχή λειτουργίας του ρολογιού διαφέρει ριζικά από εκείνη των κλασικών ατομικών ρολογιών που χρησιμοποιούν άτομα και μικροκύματα, όπως τα γνωστά ρολόγια καισίου. Αντί γι’ αυτό, οι επιστήμονες χρησιμοποίησαν ένα «οπτικό πλέγμα» από άτομα στρόντιου. Τα άτομα αυτά αιωρούνται σε ένα περιβάλλον σχεδόν απόλυτου κενού και φωτίζονται από ακτίνες laser, οι οποίες τα αναγκάζουν να πάλλονται με απόλυτη κανονικότητα. Αυτές οι ταλαντώσεις λειτουργούν σαν ένα κβαντικό εκκρεμές — τόσο σταθερό και επαναλαμβανόμενο που μπορεί να μετρήσει τον χρόνο με ακρίβεια χωρίς προηγούμενο.
Στην καρδιά της συσκευής βρίσκεται ένα χάλκινο περίβλημα, ψυχόμενο στους –100 βαθμούς Κελσίου. Ο σκοπός του είναι να απομονώνει τα άτομα από κάθε θερμική επίδραση του περιβάλλοντος που θα μπορούσε να επηρεάσει τις ταλαντώσεις τους. Μέσα σε λιγότερο από μία ημέρα λειτουργίας, το σύστημα φτάνει τη μέγιστη σταθερότητά του, αποδεικνύοντας πως η απόλυτη ακρίβεια μπορεί να επιτευχθεί και σε συνθήκες έξω από εργαστήριο.
Η απόφαση να σχεδιαστεί ως φορητό δεν ήταν απλώς ένα τεχνολογικό κατόρθωμα, αλλά μια στρατηγική επιλογή. Μέχρι σήμερα, τα περισσότερα υπερ-ακριβή ατομικά ρολόγια ήταν εγκατεστημένα σε απομονωμένα, σταθερά εργαστήρια, μακριά από κάθε κραδασμό ή μεταβολή θερμοκρασίας. Η επικοινωνία μεταξύ τους απαιτούσε δίκτυα οπτικών ινών ή δορυφορικές συνδέσεις, διαδικασίες εξαιρετικά δαπανηρές και τεχνικά περίπλοκες.
Το νέο ρολόι αλλάζει τα δεδομένα. Χάρη στην υψηλή του σταθερότητα και τον προσεκτικά σχεδιασμένο μηχανισμό προστασίας, μπορεί να μετακινηθεί και να επαναλειτουργήσει με την ίδια απόδοση. Οι ερευνητές έχουν ήδη δοκιμάσει το πρωτότυπο σε διάφορες τοποθεσίες στην Ευρώπη, επιβεβαιώνοντας ότι η φορητότητα δεν επηρεάζει την ακρίβειά του. Αυτό ανοίγει τον δρόμο για μετρήσεις πεδίου που μέχρι πρότινος ήταν αδύνατες.
Πέρα από το εντυπωσιακό τεχνικό επίτευγμα, το ρολόι φέρνει επανάσταση και στις επιστήμες της Γης. Η εξαιρετική του ευαισθησία επιτρέπει τη μέτρηση διαφορών υψομέτρου με ακρίβεια χιλιοστών, βασιζόμενο στο γεγονός ότι η βαρύτητα επηρεάζει ελαφρώς τη συχνότητα ταλάντωσης των ατόμων. Όσο πιο ψηλά βρίσκεται ένα ρολόι, τόσο πιο γρήγορα «τρέχει» σε σχέση με ένα άλλο χαμηλότερα.
Με αυτόν τον τρόπο μπορεί να χαρτογραφήσει το βαρυτικό πεδίο της Γης με πρωτοφανή λεπτομέρεια, συμβάλλοντας στην καλύτερη κατανόηση της μορφής του πλανήτη, των κινήσεων των τεκτονικών πλακών ή ακόμη και των αλλαγών στη στάθμη των ωκεανών.
Η νέα γενιά αυτών των οπτικών ρολογιών μπορεί να επαναπροσδιορίσει την ίδια τη μονάδα του δευτερολέπτου. Σήμερα, το διεθνές πρότυπο βασίζεται ακόμη στα ατομικά ρολόγια καισίου, τα οποία λειτουργούν με συχνότητες μικροκυμάτων. Ωστόσο, τα οπτικά ρολόγια, που χρησιμοποιούν φως, έχουν ήδη δείξει ότι μπορούν να ξεπεράσουν αυτό το όριο ακρίβειας κατά αρκετές τάξεις μεγέθους.
Οι επιστήμονες πιστεύουν πως στο προσεχές μέλλον ένα τέτοιο οπτικό ρολόι θα μπορούσε να αντικαταστήσει αυτού του καισίου ως το νέο διεθνές πρότυπο μέτρησης του χρόνου ορίζοντας, με κυριολεκτική ακρίβεια, τι σημαίνει «ένα δευτερόλεπτο».
Η φορητότητα δίνει επίσης τη δυνατότητα σε Φυσικούς να χρησιμοποιήσουν αυτά τα ρολόγια για να δοκιμάσουν πειραματικά τη Γενική Θεωρία της Σχετικότητας του Einstein. Επειδή η ροή του χρόνου επηρεάζεται από τη βαρύτητα, η μεταφορά ενός τέτοιου ρολογιού σε διαφορετικά υψόμετρα ή περιοχές με διαφορετική βαρυτική ισχύ μπορεί να αποκαλύψει μικροσκοπικές μεταβολές που επιβεβαιώνουν ή ίσως αναθεωρούν τη θεωρία.
Επιπλέον, τέτοιες μετρήσεις μπορούν να βοηθήσουν στην κατανόηση γεωφυσικών φαινομένων, όπως μικρές μετακινήσεις της λιθόσφαιρας ή διακυμάνσεις στη μάζα των πάγων και των ωκεανών.
[source]
