Mezinárodní vědecký tým nás přiblížil nové éře měření času. Ve své studii zveřejněné v časopise Nature popisuje převratné jaderné hodiny, kterým má dodat extrémní přesnost skandium-45 a ultra jasné rentgenové pulzy.

Kdyby tyto hodiny spustil ‚stvořitel‘…

Nové atomové hodiny mají měřit čas s maximální odchylkou jedné sekundy za 300 miliard let. To je tisíckrát větší přesnost, než jakou mají současné atomové hodiny.

Pokud by takové hodiny spustil „stvořitel“ při Velkém třesku (počátku vesmíru) před 13,7 miliardy let, nerozešly by se do současnosti o víc než o 4,6 setin sekundy.

A k čemu by nám bylo užitečné měřit čas s takovou přesností? Například by se zvýšila přesnost polohovacích systémů, jakým je GPS, přesněji by bylo možné synchronizovat časové kódy v telekomunikačních sítích, a tak zvýšit jejich přenosovou kapacitu.

Vědci by mohli ověřit některé fyzikální zákony, s vyšší přesností sledovat pohyb vesmírných těles a hlouběji nahlédnout do dosud neprobádaných tajů vesmíru. Byli by schopni detailněji sledovat, jak gravitace ovlivňuje plynutí času a zkoumat, zda se ve stárnoucím vesmíru mění rychlost světla.

„Pro účely, které vyžadují vysokou přesnost, včetně studia teorie relativity, gravitační teorie a fyzikálních jevů, jako je temná hmota, potřebujeme maximálně přesnou časomíru,“ vysvětluje v magazínu Texaské A&M univerzity počítačová vědkyně Xiwen Zhangová, spoluautorka studie.

Sen, který se stal skutečností

Atomové hodiny (přesněji iontové hodiny), nejpřesnější měřič času na světě, nejsou zdaleka na konci svých možností. Nyní zaznamenávají čas například na základě rezonanční frekvence atomů cesia-133 nebo stroncia-87, které oscilují neměnnou frekvencí jako miniaturní kyvadla. K měření využívají lasery.

Jejich přesnost je taková, že se rozcházejí nejvýš o sekundu za 300 milionů let.

Použití jaderného izomeru skandia-45 a ultra jasných rentgenových pulzů by nás však mohlo významně přiblížit k tomu, abychom vytvořili první jaderné hodiny využívající oscilací atomového jádra, nikoli jeho elektronového obalu. To by umožnilo zahájit novou éru mnohonásobně přesnějšího měření času.

Tuto možnost ověřovali výzkumníci pod vedením Yuriho Shvyd'ka, fyzika z Argonne National Laboratory.

Po letech příprav se vědeckému týmu podařilo v experimentu rezonančně vybudit jaderný izomer skandia-45 vysoce jasnými rentgenovými paprsky a určit s vysokou přesností polohu rezonance.

Hledanou rezonanci vědci pozorovali už během prvních hodin experimentu.

Olga Kocharovská, profesorka na katedře fyziky a astronomie Texaské univerzity a členka Shvyd'kova týmu, to označila za „nádherný příklad dlouholetého vědeckého snu, který se stal skutečností“.

Vědci ve výzkumu pokračují. Ověřují mimo jiné stabilitu budoucích jaderných hodin.