Nuovo record per l’orologio più preciso del mondo

La misurazione del tempo ha raggiunto livelli di precisione incredibili con l’avvento degli orologi atomici. Oggi stiamo entrando in un’era ancora più precisa grazie agli orologi atomici ottici. Questi strumenti superano di gran lunga le capacità delle strutture tradizionali, il che promette notevoli progressi in vari campi scientifici e tecnologici.

Orologi atomici: principio e utilità

Gli orologi atomici, introdotti negli anni ’50, hanno rivoluzionato la misurazione del tempo. Utilizzano atomi di cesio raffreddati a temperature prossime allo zero assoluto. Il principio si basa sulla misurazione della frequenza di risonanza di questi atomi. Concretamente, quando un atomo di cesio passa da un livello energetico a un altro, emette o assorbe radiazioni elettromagnetiche con una frequenza ben precisa che serve da riferimento per le oscillazioni dell’orologio. Gli orologi atomici più avanzati perdere meno di un secondo in 300 milioni di anniprecisione sufficiente per molte applicazioni.

Uno degli usi più comuni di questi dispositivi è il sistema di posizionamento globale (GPS). I satelliti GPS contengono infatti orologi atomici che sincronizzano i loro segnali, consentendo ai ricevitori terrestri di calcolare la loro posizione con grande precisione.

Queste macchine sono cruciali anche per le reti di telecomunicazione, la sincronizzazione delle transazioni finanziarie e la ricerca scientifica che richiede una misurazione precisa del tempo.

Un nuovo record di precisione

Nonostante l’impressionante precisione degli orologi atomici tradizionali, gli scienziati hanno cercato di raggiungere livelli ancora più elevati. IL orologi atomici ottici rappresentare questa nuova generazione. Usando reticoli ottici, o “ragnatele di luce”, intrappolano e misurano migliaia di atomi simultaneamente.

Un progresso notevole è l’uso di 40.000 atomi di stronzio raffreddati fino a una frazione di grado sopra lo zero assoluto. Le transizioni energetiche di questi atomi forniscono una base ancora più stabile per misurare il tempo.

Recentemente, i ricercatori hanno raggiunto una precisione sorprendente con un’incertezza pari a solo 8,1 parti per decimo di miliardesimo di miliardesimo. Questa precisione supera di gran lunga quella dei classici orologi atomici e apre nuove possibilità. Ad esempio, le strutture ottiche potrebbero migliorare la precisione dei sistemi GPS di un fattore mille, trasformando la navigazione e la mappatura.

Questa nuova generazione di orologi potrebbe anche svolgere un ruolo chiave nell’esplorazione spaziale consentendo di svolgere missioni con una precisione mai raggiunta prima.

Infine, l’interesse di queste macchine va ben oltre queste applicazioni pratiche. La loro estrema precisione permette di esplorare i fondamenti della fisica, in particolare la relatività generale di Einstein. Gli orologi atomici ottici possono infatti rilevare effetti minimi della curvatura dello spazio-tempo, anche su scala microscopica. Ciò offre un’opportunità unica per testare le teorie fisiche con un rigore senza precedenti.

I dettagli dello studio sono pubblicati in Lettere di revisione fisica.