Dva fizičara, Hidetoshi Katori i Jun Ye, upravo su primili $ 3 milijuna za njihov doprinos razvoju super-preciznog sata koji će omogućiti znanstvenicima da istražuju i istražuju svemir kao nikada prije.
Omogućuje znanstvenicima da identificiraju gravitacijske valove, traže tamnu materiju i izvedu precizne testove temeljnih prirodnih zakona. Katori i Yeovo istraživanje bilo je ključno u stvaranju sata s optičkom rešetkom, koji poboljšava preciznost mjerenja vremena za faktor od 1, 000. Novi sat je toliko precizan da bi, ako bi radio 30 milijardi godina, izgubio manje od 1 drugo, više nego dvostruko stariji od Svemira.
Istraživanje je 2022. dobilo nagradu Breakthrough Award u iznosu od $ 3 milijuna za Fundamentalnu fiziku. Podržavaju ga brojni ljudi, uključujući Sergeja Brina i Marka Zuckerberga.
Optički rešetkasti satovi evolucijski su korak dalje od tradicionalnih atomskih satova koji se oslanjaju na elektromagnetsko zračenje i njegovu interakciju s elektronima u atomima pod energijom kako bi održavali vrijeme. Koriste se u satelitskim navigacijskim sustavima diljem svijeta, kao što je GPS, a kontroliraju frekvenciju valova televizijskog prijenosa.
Fizičari su razvili način da naprave satove točnijim, s frekvencijama oscilacija višim od onih koje se koriste u postojećim atomskim satovima, sve do vidljivog kraja elektromagnetskog spektra. Prvo, trebalo im je rješenje kako bi ukrotili atome, držeći ih mirnima kako bi točno izmjerili vrijeme. Istraživači su koristili “optičku rešetku”, stajaći val laserske zrake koji stvara svojevrsni oblik kartona za jaja čije jažice zarobljavaju atome.
“To je gotovo kao znanstveno-fantastični traktorski snop”, objasnio je Ye za Space.com. “Stavljate traktorsku zraku u sredinu vakuumske komore i možete zadržati atome u sredini vakuumske komore sa svjetlom.”
“Mi smo ga osmislili na način da se ispostavi da ova radnja prianjanja za te atome ne uzrokuje poremećaje u mjerenju energetskog prostora između ova dva kvantna stanja koja su stvarno bila važna za mjerenje sata. Dakle, ovo je bilo gotovo kao besplatan ručak.
Katori i Yeovo otkriće otvorilo je put optičkom rešetkastom satu. Nasuprot tome, atomski satovi gube sekundu svakih 100 milijuna godina, što pokazuje preciznost satova s optičkom rešetkom.
Postoji nekoliko obećavajućih primjena ove tehnologije. Na primjer, jednom u kombinaciji s trenutnom tehnologijom, mogla bi povećati točnost GPS navigacije za 1000. Nadalje, veza između gravitacije i vremena također bi mogla pomoći istraživačima da prate vulkanske i seizmičke događaje ovdje na Zemlji i pretražuju oceane zakopane izvan ovoga svijeta.
“Optički rešetkasti satovi čak bi mogli pomoći u potrazi za tamnom tvari koja izbjegava”, rekao je Ye.
“Tamna tvar mora na neki način stupiti u interakciju s običnom materijom, pored gravitacijske fizike”, rekao je Ye. “Želimo biti u mogućnosti vidjeti vrlo slabe potpise moguće komponente tamne tvari obične materije koju poznajemo na Zemlji u potpisima sata koji usporava ili ubrzava kada tamna tvar stigne. Stoga smo pripremali takve eksperimente.”
