Νέα έρευνα αλλάζει την ώρα

Τι είναι ο χρόνος;

Η αντίληψη του όρου βασίζεται σε ένα τεχνολογικό σύστημα που αναπτύχθηκε το 1940 και δίχαζε μέχρι και το 1967. Με τον χρόνο ασχολήθηκαν φιλοσοφία και θετικές επιστήμες. Οι διαφοροποιήσεις τους δεν αφορούν στις μονάδες μέτρησης του χρόνου αλλά αν ο χρόνος ως οντότητα είναι δυνατόν να μετρηθεί.

Συγκεκριμένα, ένα ρολόι μετρά ένα διάστημα κατ’ επανάληψιν καθώς το λεπτό έχει οριστεί ως 1/86.400 της μέσης ηλιακής ημέρας, ωστόσο η απειροελάχιστη μεταβολή που καταγράφεται στην περιστροφή της Γης κάνουν αυτή τη μέτρηση ανακριβή. Είναι μεγάλο ζήτημα να υπάρχει σωστή χρονική αντιστοίχιση, καθώς οι καπετάνιοι πλοίων έχαναν την αίσθηση του χρόνου όσο πλησίαζαν τον Ισημερινό ή τον Βόρειο Πόλο.

Οι ερευνητές συνειδητοποίησαν ότι μπορούν να έχουν μια πιο σωστή μέτρηση αν μπορούσαν να κατανοήσουν μια αμετάβλητη κίνηση της Γης. Ο βραβευμένος με Νόμπελ, καθηγητής φυσικής του πανεπιστημίου της Κολούμπια Ισίδωρος Ραμπάι, υπολόγισε ότι το ρολόι που δημιουργήθηκε το 1930 είναι πλέον ξεπερασμένο ως μέθοδος καταμέτρησης του χρόνου.

Ο νομπελίστας υπολόγισε ότι αν εκθέσει τα υποατομικά σωματίδια σε ορισμένες συχνότητες της ακτινοβολίας, τα νετρόνια άρχισαν να αποπροσανατολίζονται. Μετρώντας την κίνηση αυτή που δονείται ανάμεσα σε δύο ενεργειακές καταστάσεις απέδειξε ότι η ταλάντευση του εκκρεμούς είναι πιο ακριβής από το παραδοσιακό ρολόι της εποχής.

Το 1949 το Εθνικό Ινστιτούτο Προτύπων και Τεχνολογίας δημιούργησε το ατομικό ρολόι. Η τεχνολογία αναπτύχθηκε και οι ερευνητές κατάφεραν να προσδιορίσουν την έννοια του δευτερολέπτου.

Πηγή: NIST (National Institute of Standards and Technology)

Τα ατομικά ρολόγια βασίζονται στη μέτρηση των ταλαντώσεων ατόμων, όταν αυτά μεταπηδούν από μια ενεργειακή κατάσταση σε άλλη. Συνήθως χρησιμοποιούνται άτομα Καισίου 133 (Cs). Το πρώτο ατομικό ρολόι (βασισμένο σε ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολίααμμωνίας) φτιάχτηκε το 1949 στην Αμερική και το πρώτο ακριβές ατομικό ρολόι Καισίου φτιάχτηκε στην Αγγλία το 1955.

Μετά από αυτή την ανακάλυψη, 400 ατομικά ρολόγια σε όλο τον κόσμο συντονίστηκαν σε ένα παγκόσμιο σύστημα μέτρησης, εκατομμύρια φορές καλύτερο από το προηγούμενο σύστημα.

Γιατί είναι τόσο σημαντική η ακρίβεια;

Το να υπάρχει ένας σωστός προσδιορισμός του χρόνου είναι σημαντικό καθώς υψηλής τεχνολογίας τεχνολογικά επιτεύγματα βασίζονται σε αυτή τη μέτρηση. Καθημερινά, συγχρονίζονται εκατομμύρια συσκευές όπως τα GPS που χρησιμοποιούν το διαδίκτυο αλλά και άλλες εφαρμογές που συγχρονίζονται αυτόματα.

Ωστόσο, τα ατομικά ρολόγια δεν είναι τέλεια. Υπάρχει πάντα η περίπτωση του λάθους και αυτό συμβαίνει σε ένα νάνο-δευτερόλεπτο το μήνα. Σε μια ζήτηση της τελειότητας, ερευνητές θέλουν να κάνουν την μέτρηση ακριβέστερη και έχουν βρει τον τρόπο με τα οπτικά ρολόγια.

Χτίζοντας μια καλύτερη "παγίδα του χρόνου"

Τα οπτικά ρολόγια χρησιμοποιούν το μόριο του ατόμου ή το άτομο του ιόντος. Οι ερευνητές έχουν ήδη εργαστεί πάνω στα οπτικά ρολόγια ωστόσο δεν είναι ακόμα έτοιμοι να τα παρουσιάσουν.

«Καθώς γίνονται οι εργασίες για την τελειοποίηση του χρόνου, τα GPS θα είναι σύντομα πιο ακριβή. Εκτός αυτού ακρίβεια και ασφάλεια θα υπάρχει σε συστήματα πτήσεων, στο χρηματιστήριο και σύντομα θα μπορούσαν να χρησιμοποιούνται σε επιχειρήσεις, υπηρεσίες, σε συστήματα πτήσεων καθώς και στο χρηματιστήριο. Υπάρχουν πολλές μελλοντικές προοπτικές που ο άνθρωπος ούτε που μπορεί να φανταστεί, λέει ο συγγραφέας και ερευνητής Κρίστιαν Γκρέμπινγκ (Christian Grebing).

The most accurate clock in the world is redefining the second

By Jen Christensen, CNN