AGI – Trasformare un secondo in trilioni di istanti e misurare ciascuno di essi: è così che un orologio atomico del Centre for Quantum Technologies (CQT) di Singapore scandisce il tempo con una precisione da record, secondo i risultati pubblicati sulla rivista Nature.
Il capo del team, Murray Barrett, Principal Investigator del CQT e professore presso il Dipartimento di Fisica della National University of Singapore, ha affermato: «Sono certo che quello che abbiamo ora sia l’orologio più preciso al mondo».
I ricercatori basano questa affermazione su misurazioni che dimostrano come il loro orologio atomico, costruito con il lutezio, superi i precedenti detentori del record realizzati con elementi diversi.
Perché la precisione è così importante
Orologi sempre più precisi promettono di svelare misteri della fisica fondamentale, monitorare i cambiamenti gravitazionali sulla Terra e concorrere alla futura ridefinizione del concetto di secondo.
Gli orologi atomici misurano il tempo prendendo come riferimento una transizione atomica, cioè il momento in cui uno degli elettroni dell’atomo cambia livello energetico. La frequenza di questa transizione è una proprietà fissa dell’atomo. Un laser viene sincronizzato con questa «transizione dell’orologio» e le oscillazioni della luce agiscono come un pendolo per scandire il tempo.
Dal cesio ai nuovi orologi ottici
Il metodo di base è utilizzato da decenni. Gli atomi di cesio costituiscono lo standard globale per la misurazione del tempo fin dagli anni Sessanta. Gli orologi atomici al cesio supportano già il Gps e sincronizzano le reti di comunicazione e di trasporto.
Negli ultimi anni, però, gli scienziati hanno spinto oltre i limiti della misurazione del tempo utilizzando anche altri elementi. Materiali come itterbio, stronzio e alluminio, protagonisti di recenti record di precisione, oscillano molto più velocemente del cesio e permettono quindi misurazioni ancora più accurate.
L’organismo internazionale responsabile degli standard di misurazione del tempo sta valutando i dati provenienti da questi nuovi orologi atomici ottici in vista di una possibile ridefinizione del secondo, prevista per il 2030 o negli anni successivi.
La scommessa vincente del lutezio
Il team del CQT ha iniziato a lavorare con il lutezio oltre dieci anni fa, intuendo che questo elemento possedesse le caratteristiche adatte per entrare nella categoria degli orologi dalle prestazioni eccellenti. Secondo quanto riportato, il gruppo di Singapore è attualmente l’unico a utilizzare questo elemento per la misurazione del tempo.
Gli scienziati hanno misurato la frequenza del loro orologio al lutezio con una precisione di 19 cifre decimali, raggiungendo un livello di incertezza descritto come il più basso mai registrato per un orologio atomico ottico.
Il confronto più preciso mai realizzato
Il team ha inoltre costruito due orologi identici e ne ha confrontato il ticchettio. I risultati hanno evidenziato il confronto tra orologi più preciso mai effettuato, un traguardo che potrebbe essere ulteriormente migliorato grazie a nuove misurazioni e perfezionamenti sperimentali.
