Kuomet kalba pakrypsta apie atominius laikrodžius, svarbi kiekviena sekundė. Tiesą sakant, Mariana Safronova (Marianna Safronova) yra įsitikinusi, jog svarbi ir kvintilijoninė (10-18) sekundės dalis.
Visai neseniai Delavero universiteto (JAV) fizikos profesorė M. Safronova kartu su kolegomis paskelbė, jog jiems pavyko sugalvoti naują skaičiavimo metodą, galintį padėti atlikti ultratikslų laiko matavimą. Tai reiškia, jog visai realu tikėtis, kad bus sukurti atominiai laikrodžiai, per maždaug 32 milijardus metų atsiliksiantys viena sekunde. Kitaip tariant, toks laikrodis vienos sekundės tikslumu išmatuotų laiką, siekiantį dvigubą mūsų Visatos amžių.
„Ypač tikslius laikrodžius galima daug kur pritaikyti, pavyzdžiui, giliojo kosmoso zondų sekimui, kuomet atliekami fundamentalių mokslo dėsnių tyrimai“, – teigia mokslininkė, pažyminti, jog visos visuotinės padėties nustatymo sistemos (GPS) veikia atominių laikrodžių pagrindu.
Tyrėjos komandos, kurią dar sudaro Sankt Peterburgo Branduolinės fizikos instituto (Rusija) ir Jungtinio kvantinio instituto Merilende (JAV) atstovai, darbas buvo pristatytas keliose tarptautinėse konferencijose.
Mokslininkai nagrinėjo, kaip šiluma paveikia atominių laikrodžių laiko matavimą, ir išsiaiškino, kaip įvertinti šiuos efektus ir tuo pačiu pagerinti tikslumą. Šiuo metu pats tiksliausias laikrodis, kurį praėjusiais metais sukūrė Nacionalinio standartų ir technologijos instituto Baulderyje (JAV) specialistai, kas maždaug 3.7 milijardo metų ima atsilikti viena sekunde.
Šis įrenginys yra kvantinis loginis laikrodis, kurio veikimo pagrindas yra paremtas atominiais teigiamo aliuminio jono (netekusio vieno elektrono) energijos lygmenimis. Elektronai jone svyruoja tarp didžiausios energijos orbitos, arba sužadintosios būsenos, ir mažiausios energijos orbitos, arba pagrindinės būsenos, itin tiksliu dažniu, todėl atominis laikrodis laiką matuoja būtent šiuo dažniu.
„Tam, kad būtų galima įvertinti laikrodžio tikslumą, reikia žinoti skirtumą, tačiau paaiškėjo, jog keičiant temperatūrą dažnis kinta labai nežymiai, – pasakoja mokslininkė. – Dažnis yra apibrėžiamas esant absoliutaus nulio temperatūrai, tačiau kambaryje juk tokios temperatūros nėra“.
Pasak tyrėjos, temperatūra paveikia jono perėjimo dažnį, nes šiluma – netgi aplinkoje egzistuojantys mažyčiai jos kiekiai, vadinami „juodojo kūno spinduliavimu“ – pakeičia elektronų debesėlių dydį ir priverčia du energijos lygmenis pasislinkti. Ji ir jos komanda surado būdą, kaip įskaityti šį mažytį poslinkį, ir taip pagerinti laiko matavimo instrumentų tikslumą.
Be taikymų GPS sistemose, atominiai laikrodžiai gali būti panaudoti sinchronizuojant plačiajuosčius duomenų srautus ir atliekant daugybę kitų mokslinių eksperimentų. Profesorė pažymi, jog vis labiau tikslindami atominių laikrodžių veikimą, mokslininkai tuo pačiu tobulina šiuolaikines technologijas, pavyzdžiui, optines skaidulas ar lazerius.
„Itin svarbu tai, jog turėdami ultratikslius laikrodžius, galime nustatyti, ar bėgant laikui kinta fundamentalūs fizikos dėsniai“, – prideda ji.
