Para ilmuwan telah mengembangkan salah satu jam tangan atom paling tepat yang pernah dibangun, dan berencana untuk menggunakannya sebagai jam referensi untuk Tentukan waktu diri.
Berdasarkan peningkatan dan jatuhnya atom cesium di bawah sinar microwave, jam atom NIST-F4 sangat dapat diandalkan sehingga jika mulai bekerja ketika dinosaurus ada 100 juta tahun yang lalu, itu akan kurang dari satu detik hari ini, menurut pencipta.
Para pembuat jam, para ilmuwan dari National Institute of Standard and Technology (NIST) di Boulder, Colorado, menerbitkan rincian karya NIST-F4 pada 15 April di majalah tersebut Metrologi. Pada April 2025, jam baru sedang menunggu persetujuan sebelum bergabung dengan sekitar 450 jam di seluruh dunia untuk mendefinisikan waktu universal terkoordinasi (UTC), sistem global untuk mengukur ritme ultra -tepat dari satu detik.
Sinyal waktu “secara harfiah menggunakan miliaran kali setiap hari untuk semuanya, dari membangun jam tangan dan jam hingga menjamin cetakan waktu yang tepat dari ratusan miliar dolar transaksi keuangan elektronik.” Liz DonleyKepala Divisi Waktu dan Frekuensi di NIST, kata dalam sebuah pernyataan. (Donley tidak terakreditasi sebagai salah satu penulis artikel baru).
Kebutuhan yang semakin besar akan waktu yang lebih tepat berarti bahwa para ilmuwan selalu bekerja untuk mengembangkan jam tangan referensi yang lebih baik, yang menentukan waktu yang ditetapkan orang lain. Tidak seperti rekan harian mereka, perangkat referensi ini adalah jam tangan atom, memperoleh kutu dari getaran atom.
NIST-F4 adalah jenis jam atom yang dikenal sebagai jam sumber, yang berisi awan ribuan atom cesium yang didinginkan Hampir mutlak nol menggunakan laser. Atom -atom dilemparkan di bawah dorongan yang disediakan oleh sepasang balok laser, kemudian mereka jatuh di bawah beratnya sendiri sambil melewati balok gelombang mikro yang disetel untuk membuat atom berosilasi.
Menghitung frekuensi ini (yang terjadi 9.192.631.770 kali setiap detik) memungkinkan para ilmuwan untuk secara akurat mendefinisikan internasional kedua.
Tapi itu adalah bagian yang relatif sederhana. Untuk menjamin keandalan NIST-F4, para ilmuwan harus menjelaskan setiap sumber kebisingan kecil yang dapat mempengaruhi getaran atom cesium. Ini termasuk percakapan silang kuantum dengan atom lain; Efek kebocoran dan lensa microwave; dan distorsi halus di medan elektromagnetik yang dihasilkan oleh laser.
Tim mulai melakukan penyesuaian ini pada tahun 2020, empat tahun setelah jam pertama agensi, NIST-F1, dibongkar oleh pemulihannya. Pekerjaan ini termasuk rekonstruksi rongga gelombang mikro di core core dari awal.
“Mengevaluasi jam sumber seperti NIST-F4 adalah proses yang lambat”, penulis studi pertama Vladislav GerginovSeorang fisikawan NIST yang bekerja di desain baru, mengatakan dalam pernyataan itu. “Kita harus sangat konservatif. Kita harus tahu segalanya tentang itu.”
Hasilnya adalah jam dengan ketidakpastian sistematis total 2,2 × 10⁻¹⁶, presisi yang berarti kehilangan kurang dari satu detik setiap 140 juta tahun. Penundaan yang sangat halus ini adalah produk dari keacakan yang melekat dalam Ukuran kuantumFaktor yang dikatakan para ilmuwan itu bisa dikurangi dengan osilator yang lebih baik dan pendinginan laser yang halus.
NIST-F4 akan menandai bersama dengan jam tangan prekursor NIST-F3. Jam tangan terbaru akan bekerja sekitar 90% dari waktu, dan setidaknya satu jam tangan akan berjalan pada waktu tertentu. Data keduanya akan dikirim secara berkala ke BIPM untuk mengkalibrasi UTC dan menjaga dunia menandai ritme.
