今何時ですか?世界で最も正確な時計の時間です!

2016-03-03
これがPTBの単一イオンイッテルビウム時計のイオントラップです。PTB

あなたが考える場合は、アップルの時計は計時で一番クールなことですが、もう一度考えてみて。ドイツのPhysikalisch-TechnischeBundesanstalt(PTB)の科学者は、歴史上最も正確な計時装置に関する論文をジャーナルPhysical ReviewLettersに発表しました。これは、以前のチャンピオンである原子時計を大幅に上回っています。実際、新しいシングルイオンクロックは非常に正確であるため、「秒」とは何かを再定義する必要が生じる可能性があります。

シングルイオン時計を理解するには、その前身である原子時計を理解する必要があります。科学者たちは原子を見るのに多くの時間を費やしてきました。彼らは、原子の電子が原子のエネルギー準位からエネルギー準位にジャンプするときに、予測可能で検出可能な多くのことを行うことを理解しました(学校で描画しなければならなかった電子雲を覚えていますか?)。原子時計では、原子は比較的静止した状態で強制され、既知の周波数(レーザーやマイクロ波など)からのエネルギーで爆破されます。電子はこのエネルギー爆発の結果として動き、時計はそれらの動きを数えます。時計は、2つの既知のもの(電子の振る舞いとエネルギー爆発の特性)を組み合わせて未知のもの(どれだけの時間が経過したか)を把握することにより、どれだけの時間が経過したかを認識します。

計時の精度は、各「目盛り」の長さが他のすべての「目盛り」の長さとどれだけ正確に一致するかによって測定されます。原子時計の計時の形式は非常に正確であるため、「秒」とは何かという現在の定義は、現在出回っている最高の原子時計であるセシウム原子時計に由来しています。科学者は、エラー率の一種である体系的な不確実性のレベルによって時計の精度を測定します。

ドイツ人のシングルイオン時計は、そのスコアで原子時計の計時の尻を蹴ります。その体系的な不確実性は3x 10-18です。これはセシウム原子時計の100倍であり、物理学者のハンス・デーメルトが1981年に可能であると言って以来、科学者が達成しようとしてきた精度です。

PTBシングルイオンクロックはイッテルビウムのイオンであるYb +を使用しますが、英国と中国では、Sr +、Ca +、Al +などの他のイオンをベースにしたシングルイオンクロックに関する研究プロジェクトがあります。

PTBの光時計を扱うクリスチャン・タム博士は、電子メールで「これらのイオンシステムにはそれぞれ、精度の可能性と技術的な複雑さに関して特定の長所と短所があります」と語っています。

Tamm氏は、「Yb +はAl +に挑戦する高精度の可能性を秘めているようですが、Yb +をベースにした時計の方が実現と最適化が容易かもしれません」と付け加えています。  

この発見は、次の水泳大会に間に合うようにすることよりもはるかに大きな意味を持っています。超正確な計時は、GPSだけでなくインターネットにも大きな影響を与えます。PTBは、物理理論をテストするために時計を使用することを望んでいます。

今それはクールです

一部の科学者は、原子時計を使用して暗黒物質を検索できると考えています。

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