იმ ფონზე, როცა მსოფლიოს მასშტაბით მეცნიერები წამის ზუსტი ხანგრძლივობის ხელახლა განსაზღვრაზე მსჯელობენ, სინგაპურის კვანტური ტექნოლოგიების ცენტრში (CQT) დროის საზომი უზუსტესი ახალი სისტემა შექმნეს. ტესტირებამ აჩვენა, რომ ქიმიურ ელემენტ ლუტეციუმზე დაფუძნებული ატომური საათი არსებულ ტექნოლოგიებს არამხოლოდ უტოლდება, არამედ სიზუსტით მათ უკვე უსწრებს კიდეც.

"დარწმუნებული ვარ, ის, რაც ახლა გვაქვს, მსოფლიოში ყველაზე ზუსტი საათია", — აცხადებს სინგაპურის სახელმწიფო უნივერსიტეტის ფიზიკოსი, მიურეი ბარეტი, რომლის გუნდიც ამ პროექტზე ბოლო ათი წელია, მუშაობს.

ატომურ ოპტიკურ საათებში დროის განსასაზღვრად ელექტრონები გამოიყენება. ისევე როგორც ჩვეულებრივ საათში ქანქარა მოძრაობს, ატომურ საათში ელექტრონები ლაზერის ზუსტი ენერგიის ზემოქმედებით კვანტურ მდგომარეობებს შორის კონკრეტული სიხშირით ინაცვლებს. 1960-იანი წლებიდან ამ მიზნისთვის ძირითადად ცეზიუმს იყენებდნენ, მაგრამ სხვა ლითონებზე (მაგალითად, იტერბიუმსა და სტრონციუმზე) დაფუძნებული საათებიც შეუქმნიათ.

ასევე იხილეთ: რა არის წამი? — 2030 წლისთვის, შესაძლოა, მისი განმარტება შეიცვალოს

ახალ საათში გამოყენებული ლუტეციუმი სხვა ელემენტებთან შედარებით საკმაოდ მძიმეა (მისი ატომური მასა 71-ია), რაც მას ვიბრაციის მიმართ უფრო მდგრადს ხდის. გარდა ამისა, ის თერმულ გამოსხივებასა და მაგნიტური ველების ცვლილებებზე თითქმის არ რეაგირებს.

"ეს კარგი თვისებები იმას ნიშნავს, რომ მაღალი სიზუსტის მიღწევა გარემოს ფართო სპექტრშია შესაძლებელი. ლუტეციუმის საათი სტაბილური იქნება მაშინაც კი, თუ დედამიწის ყველაზე ცხელი წერტილიდან (სიკვდილის ველიდან) ანტარქტიდის ყველაზე ცივ პლატოზე გადაინაცვლებთ", — განმარტავს ბარეტი.

ლუტეციუმი დედამიწაზე ძალიან იშვიათი ელემენტია და მისი ქრონომეტრული თვისებები აქამდე ნაკლებად იყო შესწავლილი. ამის მიუხედავად, მისი ვიბრაციის სიხშირე ცეზიუმისას დაახლოებით 10 000-ჯერ აღემატება, რაც დროის უმცირესი ერთეულების გაზომვის საშუალებას იძლევა.

ბარეტის გუნდმა ლუტეციუმის ორი საათის შედარებით მიაღწია სისტემურ ცდომილებას, რომელიც მხოლოდ 1.2 x 10^-19-ს შეადგენს. შედარებისთვის, მიმდინარე წლის დასაწყისში ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიამ კალციუმის იონებზე დაფუძნებული საათით 4.4 x 10^-19 ცდომილება დააფიქსირა.

ასევე იხილეთ: შექმნეს ატომური საათი, რომელიც 7 მილიარდი წლის განმავლობაში უშეცდომოდ იმუშავებს

ამ დონის სიზუსტეს მეცნიერებისთვის უდიდესი მნიშვნელობა აქვს, განსაკუთრებით კი ისეთი ფუნდამენტური საკითხების შესასწავლად, როგორიცაა, მაგალითად, გრავიტაციის გავლენა დროზე. მომავალში ამან შეიძლება ფარდობითობის ზოგად თეორიასა და კვანტურ მექანიკას შორის არსებული წინააღმდეგობების აღმოფხვრას ხელი შეუწყოს.

პარალელურად, აქტიურად განიხილება წამის, როგორც დროის ფუნდამენტური ერთეულის, ხელახალი განსაზღვრის საკითხიც. ამჟამად ერთ წამს ცეზიუმ-133-ის ატომში ორ ენერგეტიკულ დონეს შორის გადასვლისას მიკროტალღური გამოსხივების 9 192 631 770 პერიოდი შეესაბამება.

"სამომავლოდ უბრალოდ ვერ ვხედავ, როგორ შეიძლება, ამ საათს რამემ აჯობოს", — აღნიშნავს ბარეტი.

კვლევის შედეგები ავტორიტეტულ სამეცნიერო ჟურნალ Nature-ში გამოქვეყნდა.