Tuumakell võib olla 60 korda täpsem aatomkellast

Peaaegu kuuskümmend aastat on aatomkella peetud ajapidamise kuldstandardiks. Selle täpsus on märgitud vaid umbes nelja sekundise kõrvalekaldega umbes 13,5 miljardi aasta jooksul. Nüüd selgus, et horisondil võib olla uus ja täpsem moodus aja mõõtmiseks. Corey Campbell Georgia Tehnikainstituudist moodustas koos viie kolleegiga meeskonna ning kirjeldas arXiv‘is eel-avaldatud artiklis, kuidas oleks võimalik kavandada aatomkellast veelgi täpsem tuumakell.

Kui aatomkell põhineb aatomi ümber tiirlevate elektronide vibratsioonil, tugineks tuumakell elektronide ruumilise suundumuse häälestamisel kindla valguse sageduse abil. Nii põhjustaksid elektronid aatomituuma „hüplemise“ kõrge ja madala energiataseme vahel. Tulemuseks oleks uurijate sõnul laseri abil häälestatav kell, mis kalduks 200 miljardi aasta jooksul ajas kõrvale vaid umbes ühe sekundi võrra. See kell oleks seega umbes 60 korda täpsem tänapäevastest aatomkelladest. Ainus kitsaskoht on siin täpse valguse sageduse väljaselgitamine, kirjutab Physorg.com.

Enamiku inimeste jaoks pole kella täpsus just eriliselt tähtis. Sel põhjusel kasutatakse tava-elus Koordineeritud Universaalaega (Coordinated Universal Time). See on tuletatud aatomkella mõõtmistest ning see kasutab ka Maa pöörlemise alusel liigsekundeid. Selle abil on igaühel võimalik teada õiget aega. Teiste rakenduste jaoks on aga tarvis suuremat täpsust. Üheks näiteks on GPS. Kuna GPS-iga asukoha määramisel kasutatakse nelja satelliiti, on nende signaalide ajastamiseks tarvis kasutada mingit vahendit. See on vajalik neilt saadetud andmete koordineerimiseks navigatsioonisüsteemide alusel Maale tagasi saadetavate andmetega. Mida väiksemad on vead ajastuses, seda täpsemaks muutuvad süsteemid.

Peamine põhjus, miks tuumakell oleks niivõrd palju täpsem aatomkellast, seisneb tõsisasjas, et aatomkellad on altid muutuvate magnet- ja elektriväljade mõjule, mis võivad elektronide vibratsioone ülivähe muuta. Laseri kasutamine kahe seisundi vahel hüpleva tuuma täpseks kontrollimiseks poleks aga sellisele segamisele kaugeltki nii altis.

Allikas

Teadusartikkel: ,,A Single-Ion Nuclear Clock for Metrology at the 19th Decimal Place“