ΕΦAPΜΟΖΟΝΤΑΣ ΕΠΙΣΤΗΜΕΣ ΙΑΝΟΥΑΡΙΟΥ ~ επαναπροσδιορίζοντας το (νέο) χρόνο

πως οι εφαρμογές της επιστήμης & της τεχνολογίας επιδρούν στην κοινωνία του σήμερα

από in 

Νέο ατομικό ρολόι «θα δώσει νέο ορισμό στο χρόνο»

Πόσο διαρκεί ένα δευτερόλεπτο; Η επιστήμη ορίζει σήμερα αυτό το χρονικό διάστημα με βάση τις ταλαντώσεις ατόμων στα λεγόμενα ατομικά ρολόγια. Ο ορισμός θα μπορούσε όμως να βελτιωθεί χάρη σε ένα νέο είδος ατομικού ρολογιού, το ρολόι «οπτικού πλέγματος», το οποίο θα είχε χάσει μόλις 0,2 δευτερόλεπτα αν λειτουργούσε από την εποχή των δεινόσαυρων μέχρι σήμερα.

Η αλήθεια είναι ότι το δευτερόλεπτο δεν ήταν πάντα αυτό που είναι σήμερα: Mέχρι το 1960, οριζόταν με βάση την περιστροφή της Γης -δηλαδή ως κλάσμα της διάρκειας ενός 24ωρου.

Για λόγους ακρίβειας, όμως, οι φυσικοί προτιμούν να ορίζουν το δευτερόλεπτο, και γενικά όλες τις μονάδες μέτρησης, με βάση φυσικές σταθερές.

Διαβάστε επίσης: Πόσο ζυγίζει ένα κιλό; Σημαντική σταθερά της Χημείας ίσως χρειαστεί να αλλάξει

Αυτό έγινε με το δευτερόλεπτο το 1967. Από εκείνη τη χρονιά, το ένα second ορίζεται με βάση τις ταλαντώσεις των ατόμων στο ατομικό ρολόι. Συγκεκριμένα, ένα δευτερόλεπτο ισούται με τη διάρκεια 9.192.631.770 ταλαντώσεων της ακτινοβολίας που εκπέμπεται ή απορροφάται όταν ένα άτομο καισίου-133 μεταπηδά ανάμεσα σε δύο ενεργειακές καταστάσεις.

Ο ορισμός ακούγεται περίπλοκος, προσφέρει όμως την ακρίβεια που απαιτείται σήμερα σε πολλές εφαρμογές -ατομικά ρολόγια χρησιμοποιούνται σήμερα στους δορυφόρους του GPS και τις χρηματαγορές, μεταξύ άλλων.

Τα σημερινά ατομικά ρολόγια βομβαρδίζουν άτομα καισίου με μικροκύματα και μετρούν τις ταλαντώσεις τους. Χάνουν έτσι μόλις ένα δευτερόλεπτο ανά 100 εκατομμύρια χρόνια.

Τώρα, όμως, ερευνητές του Παρατηρητηρίου του Παρισιού δείχνουν με τα πειράματά τους ότι τα λεγόμενα ρολόγια ατομικού πλέγματος, μια νεότερη μορφή ατομικού ρολογιού, θα αύξαναν την ακρίβεια στο ένα δευτερόλεπτο ανά 300 εκατομμύρια χρόνια.

Στα νέα ρολόγια τα άτομα καισίου αντικαθίστανται από 10.000 άτομα στροντίου-87, τα οποία διατηρούνται παγιδευμένα σε ένα οπτικό πλέγμα -κάτι σαν οπτική «αβγοθήκη» μέσα στην οποία μπαίνουν άτομα. Επιπλέον, τα μικροκύματα των συμβατικών ατομικών ρολογιών αντικαθίστανται με ορατό φως, το οποίο έχει χιλιάδες φορές μεγαλύτερη συχνότητα,

«Στα δικά μας ρολόγια χρησιμοποιούμε δέσμες λέιζερ [ορατού φωτός]. Οι ακτίνες λέιζερ ταλαντώνονται πολύ ταχύτερα από ό,τι η μικροκυματική ακτινοβολία. Κατά κάποιο τρόπο χωρίζουμε τον χρόνο σε πολύ μικρότερα διαστήματα ώστε να μετράμε το χρόνο με μεγαλύτερη ακρίβεια» εξηγεί  ο Ζερόμ Λοντεβίκ, επικεφαλής της έρευνας που δημοσιεύεται στο Nature Communications.

Προκειμένου όμως να χρησιμοποιηθεί το ρολόι οπτικού πλέγματος για τον ορισμό του δευτερολέπτου, οι ερευνητές έπρεπε να δείξουν ότι δύο τέτοια πανομοιότυπα οπτικά ρολόγια δείχνουν πάντα την ίδια ώρα. Πράγματι, ο Λοντεβίκ και οι συνεργάτες του συνέκριναν δύο ρολόγια στροντίου και δεν βρήκαν μετρήσιμες αποκλίσεις.

Θα χρειαστούν πάντως περαιτέρω δοκιμές πριν ξεκινήσει η συζήτηση για την αλλαγή του ορισμού του δευτερολέπτου -μια τέτοια απόφαση, εξάλλου, θα έπρεπε να ληφθεί σε διεθνές επίπεδο.

Στο μεταξύ, η τεχνολογία βελτιώνεται. Ανεξάρτητοι επιστήμονες έχουν παρουσιάσει ένα άλλο είδος ατομικού ρολογιού, το οποίο μετρά τις ταλαντώσεις μεμονωμένων ιόντων. Αυτό το ρολόι ιόντων είναι πιο ακριβές από τα ρολόγια ατομικού πλέγματος. Επειδή όμως μετρά ένα και μόνο άτομο, οι μετρήσεις του δεν είναι τόσο στατιστικά αξιόπιστες.

Αν έχετε κι εσείς την ίδια σχέση με εμένα στην Φυσική, τότε το παραπάνω αρχικό άρθρο δεν πρέπει να χτύπησε και πολλά καμπανάκια! Δηλαδή, τι ταλαντώσεις και τι πλέγματα; Η ουσία είναι πολύ συγκεκριμένη και αφορά τον χρόνο και την αντικειμενικότητά του. Άλλωστε μιας και αυτό αποτελεί το πρώτο κείμενο της ενότητας για τη νέα χρονιά.

Μην την θεωρείτε δεδομένη (την αντικειμενικότητα). Είναι γεγονός πως ο καθένας ανάλογα με την υπόσταση, την περίοδο, το περιβάλλον και την περίπτωση, αισθάνεται εντελώς διαφορετικά το κύλισμα του χρόνου. Δεν είμαι σε ενότητα που μπορώ να επεκταθώ φιλοσοφικά, όμως είναι γεγονός πως ο χρόνος τείνει να μεταμορφωθεί σε υποκειμενικό. Τα δευτερόλεπτα δεν σχετίζονται με άτομα καισίου αλλά με αντιλήψεις και αναρωτιέται κανείς αν ο σκοπός είναι να βρούμε την διαφορά ενός δευτερολέπτου σε βάθος τριακοσίων εκατομμυρίων χρόνων ή να αναπτύξουμε τρόπους να διαχειριστούμε τον χρόνο με την ακρίβεια που η επιστήμη μας προσφέρει.

Θα δεχόμουν την αναγκαιότητα της βελτίωσης των υπαρχουσών συνθηκών αν σημαντικά συστήματα όπως το GPS –που αναφέρθηκε νωρίτερα-παρουσίαζαν δυσλειτουργίες ως προς την ακρίβειά τους. Σε περίπτωση που αυτός ο τομέας έχει ήδη διευθετηθεί, τότε μήπως στρέφουμε το ενδιαφέρον και τα κονδύλια προς λάθος κατεύθυνση; +Yanni Spiridakis 

---

σχόλια; αντιρρήσεις; ερωτήσεις;

ΠΡΟΣΘΕΣΤΕ ΤΟΝ ΠΡΟΒΛΗΜΑΤΙΣΜΟ ΣΑΣ ΠΑΝΩ ΣΤΟ ΣΗΜΕΡΙΝΟ ΘΕΜΑ

en → el

Mέχρι