השני שירת אותנו היטב במשך מאות שנים, אבל הוא לא מושלם - השעונים אטומייםשהם שומרי הזמן הרשמיים שלנו מאבדים שנייה של זמן כל 200 מיליון שנה בערך.
זה אולי לא מספיק כדי לגרום לך מאוחר לתרגול מקהלה, אבל בתחומי מסע בחלל ופיזיקה אפילו שגיאות קטנות יכולות לעשות הבדלים גדולים. מתוך מחשבה על כך, נערכים מאמצים לבנות שעונים מדויקים מאי פעם בעמידה בזמן.
המפתח הוא פיתוח שעונים המסוגלים לראות אור נראה בתדר גבוה יותר, כלומר דיוק רב יותר במדידת זמן.
כפי שמדווח אדווין קרטלידג' במַדָע, מטרולוגים מהמכון הלאומי לתקנים וטכנולוגיה (NIST) Boulder Laboratories בקולורדו עובדים כעת על מכשירים מדויקים עד פי 100 משעונים קיימים.
כל שעון מסמן זמן על סמך פעולה מסוימת, בין אם מדובר בתנופת מטוטלת, או - במקרה של שעונים אטומיים של ימינו - התנודות של קרן מיקרוגל המוגדרת באורך הגל המדויק הדרוש כדי לעורר את היסוד הכימיצזיום.
כשאלקטרוני הצסיום קופצים קדימה ואחורה בין שני מצבי אנרגיה, ניתן להשתמש בתדירות הקפיצות הללו למדידת זמן.
הדור הבא של השעונים שנמצאים כעת בפיתוח ב-NIST הם שעונים אטומיים אופטיים, המודדים גלי אור עםתדר תהודהגבוה פי 100,000 מקרינת מיקרוגל, מה שמאפשר דיוק הרבה יותר.
למעשה, השעונים החדשים האלה יכולים להיות כל כך מדויקים שהם יאבדו רק שנייה אחתכל 15 מיליארד שנה.
שעון אטומי איטרביום אופטי. (NIST)
שימוש בשני שעונים אופטיים הפורסים לייזרים לקירור וללכודאיטרביוםאטומים, חוקרים ב-NIST הצליחו לגרום להם לתקתק יחד לרמת דיוק גדולה פי 100 משעוני צסיום - מבחינה טכנית עד לטווח של 1.4 חלקים ב-1018.
"זו תהיה הפעם הראשונה ששני שעונים מאותו מין הוכחו מתאימים ברמה הזו", אמר לודלומַדָע, אם כי הניסויים טרם עברו ביקורת עמיתים ופורסמו בכתב עת.
אם יאומת, הדיוק יעמוד באחת מהדרישות שנקבעו על ידי הלשכה הבינלאומית למשקלים ומידות (BIPM) בצרפת, דרישות שצריך לעמוד בהן לפני ששעונים אופטיים חדשים אלה יוכלו להחליף את עמיתיהם הצזיום הישנים.
כעת נדרש מחקר נוסף כדי לוודא שניתן לשמור על הדיוקים ובמספר מעבדות שונות בו זמנית. בגלל המורכבות שלהן, הגדרות השעון האופטי הנוכחיות נוטות להפעיל רק בפרצים קצרים.
רק כשכל הבדיקות ההצלבות יסתיימו, תהיה לנו שנייה חדשה ומדויקת יותר - ואולי זה לא יקרה עד למפגש 2026 של הגוף המטרולוגי המוביל בעולם, הוועידה הכללית למידות ומשקלים (GCPM).
ה-GCPM נפגשכל ארבע שניםוהשנה יש ארבע הגדרות מעודכנות חדשות על הכוונת שלה: עבורקבוע של פלאנק, עבור הקבוע בולצמן, עבור האבוגדרו קבוע, ועבור כמות המטען החשמלי בפרוטון בודד.
מדידות מדויקות יותר עבור ערכים אלה יאפשרו למדענים לספק נקודות התייחסות מדויקות יותר למה שמהווה קילוגרם, קלווין ואמפר, בין שאר מדידות. לאחר מכן, השני יכול להיות הבא בתור להגדרה חדשה.
אחת השאלות שעדיין יש לענות עליהן היא באיזה סוג של שעון אטומי אופטי חדש להשתמש - חלקם משתמשים בסריג של אטומים ניטרליים, כמו השעונים ב-NIST, בעוד שאחרים משתמשים ביונים לכודים בודדים, ומתבצעת התקדמות בכולם.
"השעונים האלה נעשים אמינים יותר, חזקים יותר כל הזמן",אמר ראש אגף הזמן והתדר של NIST, כריס אוטס, בנובמבר.
