Battuto il record per il più preciso orologio al mondo, con 19 decimali di precisione

Immaginate un orologio così incredibilmente preciso da far impallidire qualsiasi altro strumento di misurazione del tempo sulla Terra. Un team di ricercatori guidato dal National Institute of Standards and Technology (NIST) ha fatto proprio questo, realizzando un orologio che non è solo un record, ma una vera e propria rivoluzione nel modo in cui concepiamo e misuriamo il tempo. Si tratta di un Orologio Atomico Ottimo, basato sulle vibrazioni di un singolo atomo misurate tramite un laser.

Questo straordinario strumento si è dimostrato il 41% più accurato del precedente detentore del record, aprendo scenari mozzafiato per la scienza e la tecnologia. La relativa ricerca è stata pubblicata su Physical Review Letters.

Il cuore pulsante del tempo: ionico, quantistico, incredibile

Il segreto di questa precisione senza precedenti risiede nella capacità dell’orologio di misurare le minuscole vibrazioni di un singolo ione di alluminio intrappolato e raffreddato a temperature prossime allo zero assoluto. È attraverso queste impercettibili pulsazioni che l’orologio calcola i secondi con una precisione sbalorditiva di 19 cifre decimali. Ma non è solo una questione di accuratezza (o, in termini tecnici, incertezza sistematica): questo capolavoro di ingegneria è anche 2,6 volte più stabile di qualsiasi altro orologio del suo genere.

“È emozionante lavorare all’orologio più preciso di sempre,” ha dichiarato Mason Marshall, fisico del NIST, evidenziando l’ambizione dietro questo progetto ventennale. “Al NIST, possiamo realizzare questi piani a lungo termine nella misurazione di precisione che possono spingere il campo della fisica e la nostra comprensione del mondo che ci circonda.”

Il team di ricerca che ha messo a punto l’orologio

La Danza Quantistica della Precisione: Ogni Dettaglio Conta

Il design di questo orologio da record è il culmine di 20 anni di lavoro e si basa su una conoscenza profonda della fisica quantistica. Ogni micromovimento dell’ambiente circostante può alterare il ticchettio dell’orologio di quantità infinitesimali. Per contrastare questa vulnerabilità, i ricercatori hanno adottato soluzioni ingegneristiche geniali: hanno ispessito la lastra di diamante che costituisce l’involucro dell’orologio e i rivestimenti d’oro degli elettrodi interni, stabilizzando ulteriormente i campi elettrici che guidano il necessario ticchettio dell’orologio.

Cruciale per l’affidabilità dell’orologio è l’abbinamento dello ione di alluminio con un atomo di magnesio carico, un “ione compagno” che ha reso lo ione di alluminio più facile da controllare con la luce laser. Questa combinazione vincente ha permesso ai ricercatori di raggiungere un’accuratezza e una stabilità senza pari. Il laser stesso, un elemento chiave, proviene da un laboratorio vicino, a 3,6 chilometri di distanza, anch’esso noto per la sua precisione e stabilità, in una sorta di sinfonia tecnologica a distanza.

Grazie a queste innovazioni, il tempo necessario per raccogliere dati sufficienti a misurare un secondo – con 19 cifre decimali – è stato drasticamente ridotto: da tre settimane a solo un giorno e mezzo.

“È una sfida grande e complessa, perché ogni parte del design dell’orologio influisce sull’orologio,” ha spiegato Daniel Rodriguez Castillo, ingegnere elettrico del NIST, sottolineando la titanica impresa.

Oltre il Tempo Quotidiano: Svelare i Segreti dell’Universo

Questi orologi non servono a dirci l’ora in modo convenzionale, ma agiscono come punti di riferimento fondamentali per la misurazione del tempo, calibrando altri orologi, supportando esperimenti scientifici e, soprattutto, sondando l’Universo intorno a noi. Sapere esattamente “quanto dura un secondo” è un parametro cruciale della fisica, con implicazioni che si estendono dalla ricerca della materia oscura alla verifica della teoria della relatività di Einstein.

Ma non è finita qui. I ricercatori sono convinti che ci sia ancora spazio per migliorare, con la possibilità di raggiungere una precisione ancora maggiore attraverso il perfezionamento della stabilità del sistema e del controllo degli ioni.

“Con questa piattaforma, siamo pronti a esplorare nuove architetture di orologi – come l’aumento del numero di ioni orologio e persino il loro entanglement – migliorando ulteriormente le nostre capacità di misurazione,” ha affermato la fisica Willa Arthur-Dworschack del NIST, prefigurando un futuro in cui il tempo sarà un alleato ancora più potente nella nostra incessante ricerca della conoscenza.