Un nou reper global pentru măsurarea timpului. Cercetătorii americani au creat unul dintre cele mai precise ceasuri atomice din lume

Fizicienii de la Institutul Național pentru Standarde și Tehnologie (NIST) din Boulder, Colorado, au realizat unul dintre cele mai exacte ceasuri atomice construite până acum. Noul dispozitiv, denumit NIST-F4, ar putea deveni un sistem de referință global pentru definirea unității de timp – secunda, transmite Live Science.

Ceasul folosește oscilațiile atomilor de cesiu influențați de microunde. Precizia sa este uimitoare: dacă ar fi fost pornit acum 100 de milioane de ani, ar fi deviat cu mai puțin de o secundă până în prezent, susțin cercetătorii.

Detaliile tehnice ale ceasului NIST-F4 au fost publicate pe 15 aprilie în revista Metrologia. Ceasul a fost pus în funcțiune în aprilie 2025 și așteaptă validarea pentru a fi inclus în rețeaua globală de aproximativ 450 de ceasuri atomice care stabilesc Timpul Universal Coordonat (UTC) – standardul global pentru măsurarea precisă a timpului.

„Semnalele temporale furnizate de aceste ceasuri sunt utilizate literalmente de miliarde de ori pe zi – de la setarea ceasurilor personale până la sincronizarea tranzacțiilor financiare în valoare de sute de miliarde de dolari”, a explicat Liz Donley, șefa Diviziei de Timp și Frecvență din cadrul NIST.

Ceasurile atomice funcționează diferit față de cele clasice: ele folosesc vibrațiile atomilor pentru a măsura timpul cu precizie extremă. NIST-F4 este un ceas „sursă” (fountain clock), care răcește un nor de mii de atomi de cesiu aproape de zero absolut, cu ajutorul unor raze laser. Atomii sunt proiectați vertical și, pe măsură ce cad, trec printr-un fascicul de microunde care le provoacă oscilații.

Aceste oscilații – exact 9.192.631.770 pe secundă – definesc standardul internațional pentru o secundă.

Dar construirea unui astfel de ceas nu este simplă. Cercetătorii au trebuit să elimine toate sursele posibile de erori, inclusiv zgomotul cuantic, scurgerile de microunde sau micile distorsiuni ale câmpului electromagnetic generat de lasere.

Procesul de calibrare a început în 2020, la patru ani după ce primul ceas atomic al NIST, NIST-F1, a fost oprit pentru restaurare.

„Evaluarea unui ceas sursă cum este NIST-F4 este un proces lent”, a explicat Vladislav Gerginov, fizicianul care a coordonat proiectul. „Trebuie să fim extrem de riguroși. Trebuie să știm totul despre acest ceas.”

Noul ceas are o incertitudine sistemică de doar 2,2 x 10⁻¹⁶, ceea ce înseamnă o abatere mai mică de o secundă la fiecare 140 de milioane de ani.

Cercetătorii cred că această precizie poate fi îmbunătățită și mai mult prin folosirea unor oscilatoare superioare și a unor metode mai eficiente de răcire laser.

NIST-F4 va funcționa alături de predecesorul său, NIST-F3, iar cel puțin unul dintre cele două ceasuri va fi activ în permanență. Datele colectate vor fi transmise periodic către Biroul Internațional de Măsuri și Greutăți (BIPM), contribuind la calibrarea standardului internațional UTC.