Se ha estimado que un reloj construido por un equipo dirigido por investigadores del Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) es un 41 por ciento más preciso que el titular de registro de cronometraje anterior.
Midiendo las pequeñas vibraciones de un ion de aluminio atrapado enfriado a cerca Absoluto ceroel reloj calcula segundos con una precisión de 19 decimales.
Además de romper un récord de precisión (conocido en términos técnicos como incertidumbre sistemática), el reloj es 2.6 veces más estable que cualquier otro reloj de su tipo.
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“Es emocionante trabajar en el reloj más preciso de la historia”, dice Físico Mason Marshall, de NIST.
“En NIST podemos llevar a cabo estos planes a largo plazo en la medición de precisión que pueden impulsar el campo de la física y nuestra comprensión del mundo que nos rodea”.
La culminación de 20 años de trabajo, el diseño del reloj récord se basa en un conocimiento íntimo de física cuánticacon cada micromoción de los alrededores capaces de tirar el tictac del reloj por cantidades minúsculas.
Esto se logró engrosar la oblea de diamantes que constituía el recinto del reloj y los recubrimientos de oro de los electrodos en el interior, para estabilizar aún más el campos eléctricos Conduciendo el tictac del reloj.
Vital para la fiabilidad del reloj es la combinación del aluminio con un átomo de magnesio cargado; Un ion ‘Buddy’ que hizo que el ion de aluminio sea más fácil de controlar con la luz láser, dando a los investigadores la combinación ganadora de precisión y estabilidad.
El láser llegó por cortesía de un laboratorio vecino de 3.6 kilómetros (a poco más de 2 millas) de distancia, con su propia reputación de precisión y estabilidad.
En general, el tiempo requerido para recopilar suficientes datos para medir un segundo – hasta 19 decimales – se redujo de tres semanas a un día y medio.
“Es un desafío grande y complejo, porque cada parte del diseño del reloj afecta el reloj”, dice Ingeniero Eléctrico NIST Daniel Rodríguez Castillo.
Estos relojes no miden el tiempo de la misma manera que un reloj, haciéndole saber cuándo es el momento de la cama (o el momento de levantarse). En cambio, actúan como un punto de referencia para la cronometraje para calibrar otros relojes, para usar en experimentos y para sondear el universo que nos rodea. Conocimiento Cuánto dura un segundo es un punto de referencia crucial de la física.
Esto beneficia a todo tipo de campos científicos, desde buscar para la materia oscura Para probar Einstein’s teoría de la relatividad. Además, los investigadores piensan que hay más por venir, y que se puede lograr una mayor precisión a través de estos relojes atómicos mejorando aún más la estabilidad del sistema y el control de iones.
“Con esta plataforma, estamos listos para explorar las arquitecturas de nuevos relojes, como ampliar la cantidad de iones de reloj e incluso enredarlos, mejorando aún más nuestras capacidades de medición”. dice Física Willa Arthur-Dworschack, de NIST.
La investigación ha sido publicada en Cartas de revisión física.