Pamirštas Elementas Galėtų Iš Naujo Apibrėžti Laiką

{h1}

Liutecis, retųjų žemių elementas, pamirštas periodinės lentelės apačioje, galėtų būti raktas į dar tikslesnius laikrodžius.

Per sekundę gali nutikti daug; galėjai sutikti nepažįstamą žmogų, užspausti pirštus, įsimylėti, užmigti, čiaudėti. Bet kas iš tikrųjų yra sekundė - ir ar ji tokia tiksli, kaip mes manome?

Šiuo metu tiksliausių laikrodžių, naudojamų pasaulio laikui nustatyti, paklaida yra maždaug 1 sekundė kas 300 milijonų metų - taigi laikrodis, kuris pradėjo žymėti dinozaurų metu, šiandien neišsipildytų net sekundę. Tačiau mokslininkai mano, kad galime padaryti geriau. [18 didžiausių neišspręstų paslapčių fizikoje]

Taigi, atsižvelgiant į naują tyrimą, paskelbtą balandžio 25 d. Žurnale „Nature Communications“, jie ieško liutecio, apleisto retųjų žemių elemento, kuris kaupia dulkes periodinės lentelės apačioje.

Kodėl viena sekundė trunka 1 sekundę?

Senosiomis dienomis sekundė buvo apibrėžta kaip vidutinės Saulės dienos, ty 24 valandų Žemės sukimosi aplink savo ašį, dalis (1/86400). Tačiau Žemės sukimasis gali šiek tiek skirtis, todėl mokslininkai nusprendė nebenaudoti dangaus, kad sukalibruotų mūsų laikrodžius ir nugludintus daiktus žemyn - iki atomų, nematomų materijos statybinių blokų, lygio.

1967 m. Tarptautinis svorio ir matų komitetas antrąją apibrėžė kaip laiką, per kurį cezio atomas sugeria pakankamai energijos, kad jaudintųsi - tai yra, jo elektronams pereinant iš vienos energijos būsenos į kitą. Tam, kad tai įvyktų, atomą reikia impulsuoti tiksliai 9,192,631,770 mikrobangų spinduliavimo ciklų.

Tyrėjai Johnas P. Lowe'as, Robertas E. Drullingeris ir projekto vadovas Davidas J. Glaze'as (iš kairės į dešinę) stovi šalia cezio atomo laikrodžio, kurį jie pavadino NIST-7. Laikrodis, esantis Nacionaliniame standartų ir technologijos institute, buvo atsakingas už laiko palaikymą JAV nuo 1993 iki 1999 m., Tačiau nuo to laiko jį pakeitė tikslesni cezio laikrodžiai.

Tyrėjai Johnas P. Lowe'as, Robertas E. Drullingeris ir projekto vadovas Davidas J. Glaze'as (iš kairės į dešinę) stovi šalia cezio atomo laikrodžio, kurį jie pavadino NIST-7. Laikrodis, esantis Nacionaliniame standartų ir technologijos institute, buvo atsakingas už laiko palaikymą JAV nuo 1993 iki 1999 m., Tačiau nuo to laiko jį pakeitė tikslesni cezio laikrodžiai.

Kreditas: Nacionalinis standartų ir technologijos institutas

Nors šis skaičius gali atrodyti atsitiktinis, jis gaunamas matuojant mikrobangų dažnį, reikalingą cezio atomų sužadinimui, remiantis ankstesnio 1 sekundės apibrėžimo vidurkiu. Šie matavimai buvo atlikti per beveik trejus metus, pranešė „Scientific American“.

Šiuo metu šimtai cezio atominių laikrodžių yra atsakingi už pasaulio laiko laikymą ir GPS navigacijos valdymą. Tačiau per pastarąjį dešimtmetį atsirado dar viena atominių laikrodžių karta, vadinama „optiniais laikrodžiais“, ir jie yra 100 kartų tikslesni nei cezio atmaina. Nauji laikrodžiai veikia lygiai taip pat kaip ir cezio, išskyrus tuos atvejus, kai naudojami atomai, tokie kaip aliuminis arba iterbis, kuriuos sužadina aukštesni matomos šviesos dažniai (taigi pavadinimas „optinis“), o ne lėtesni mikrobangos. Šis didesnis dažnis prideda daugiau duomenų taškų į „sekundės“ apibrėžimą, todėl matavimas yra tikslesnis. [7 keistai faktai apie kvarkus]

Norėdami tai suprasti, įsivaizduokite skirtingus laikrodžių tipus kaip valdovų porą, sakė Murray Barrett, Singapūro nacionalinio universiteto fizikos profesorius ir pagrindinis naujojo tyrimo autorius. Jei senesnis „cezio“ liniuotė išmatuoja 20 centimetrų (7,9 colio) ilgio liniją, tikslesnis, „optinis“ liniuotė gali išmatuoti ir liniją, pavyzdžiui, 200 milimetrų.

Nors optiniai laikrodžiai yra labai tikslūs, gali būti sudėtinga priversti juos veikti labai ilgą laiką ir išlikti stabiliems savo aplinkoje. Kambario temperatūra gali pakeisti atomus veikiančius elektromagnetinius laukus, kurie savo ruožtu gali pakreipti laiko matavimus. Cezio laikrodžiai vis dar yra „žymiai patikimesni nei [naujieji] optiniai laikrodžiai“, - „Barrett“ pasakojo „WordsSideKick.com“.

Padaryti mažiau jautrius atominius laikrodžius

Savo naujame tyrime Barrettas ir jo komanda nustatė, kad liutecio jonai yra mažiau jautrūs aplinkos temperatūros pokyčiams nei kiti elementai, naudojami optiniuose laikrodžiuose, todėl jis yra stiprus kandidatas tarnauti kaip pagrindinis laiko saugotojas.

Liutecio atomai taip pat gali padėti kompensuoti kitą problemą, turinčią įtakos laiko matavimui, nustatė komanda. Kadangi šiuose laikrodžiuose naudojami atomai yra įkrauti, jie šiek tiek pasislenka pirmyn ir atgal, reaguodami į bangų (matomos šviesos, mikrobangų ir kt.) Sukuriamus elektromagnetinius laukus - ir tai gali pakreipti laiko matavimą. Mokslininkai šį greitą judėjimą atgal ir pirmyn vadina „mikromotocijų poslinkiu“.

Kadangi mokslininkai turi kompensuoti šį poslinkį, sukurti atominius laikrodžius, turinčius daugiau nei vieną joną, yra tikrai sudėtinga - tai padarytų tokius laikrodžius praktiškesnius, sakė Barrettas. Tačiau komanda nustatė, kad jie gali panaudoti natūralią savybę tam tikro tipo liutecio jonuose, kad panaikintų šiuos „mikromotocinius poslinkius“.

Tačiau tai kainuoja: Šie atomai tapo jautresni kambario temperatūrai. Šis kompromisas gali apriboti naujos išvados poveikį, o liuto atomas gali būti ne „tikras žaidimo keitiklis“, - teigė Paryžiaus observatorijos fizikas Jérôme Lodewyck, kuris nedalyvavo tyrime.

Tačiau šis „aukštos kokybės darbas“ įtraukia dar vieną galimą atominę rūšį į ilgą kandidatų į laikraščius sąrašą, kuris yra „turtas metrologams“, norintiems palyginti skirtingus laikrodžius “, - teigė Lodewyckas. [Kas tai? Atsakyta į jūsų fizikos klausimus]

Be laiko pasakojimo

Nors Barrettas teigė, kad liutecis „yra ypač perspektyvus“, jis nemano, kad reikia labai skubėti antrą kartą apibrėžti naudojant optinius laikrodžius, nes cezio laikrodžiai puikiai tinka tokiems dalykams, kaip mus nuvežti ten, kur mums reikia.

Tačiau labai tikslūs optiniai laikrodžiai gali leisti naudoti naujas programas, „kurių paprasčiausiai neįmanoma su dabartinėmis mūsų technologijomis“, - sakė Barrettas.

Pavyzdžiui, laikrodžiai jautriai reaguoja į tai, kur jie sėdi pasaulyje, nes laiką iškraipo sunkio jėga, pagal Alberto Einšteino bendrojo reliatyvumo teoriją. Šiuo metu Žemėje esantys atominiai laikrodžiai negali aptikti mažiausio laiko deformacijos, atsirandančios dėl Žemės gravitacijos. Bet jei tyrėjai galėtų išdėstyti labai tikslius optinius laikrodžius visame pasaulyje, ši sąranga galėtų padėti tyrėjams nubrėžti mūsų planetos gravitacinį lauką, sakė Barrettas.

Be to, labai tikslūs atominiai laikrodžiai gali aptikti materiją ir energiją, kurios galbūt dar negalime pamatyti, sakė Lodewyckas. Jis galėtų apimti tamsiąją medžiagą, kuri traukiasi gravitaciniu būdu, tačiau nesąveikauja su įprasta šviesa, ir tamsiąją energiją, paslaptingąją jėgą, kuri, atrodo, spartina visatos plėtimąsi, sakė jis.

Štai kaip tai gali veikti: jei žinote dažnį, reikalingą tam tikriems atomams sužadinti per sekundę, galėtumėte naudoti šiuos įvairius laikrodžius visame pasaulyje, kad aptiktumėte skirtumus, viršijančius tai, ko paprastai galėtumėte tikėtis. Yra „keletas teorijų, teigiančių, kad aplinkui yra tamsiosios materijos, taigi, jei perbrauktume tamsiosios materijos dalį, tai trukdytų laikrodžiui“, - „WordsSideKick.com“ pasakojo Lodewyckas.

Netgi gali būti programų, apie kurias šiuo metu negalime galvoti, sakė Barrettas. "Be abejo, kai pirmą kartą pradėjome kurti laikrodžius laivų navigacijai, mes niekada neįsivaizdavome idėjos, kad kažkas galėtų vaikščioti ir tiksliai žinoti, kur yra dideliame mieste."

Iš pradžių paskelbta Gyvasis mokslas.


Vaizdo Papildas: .




Tyrimas


Naujas Sniego Gaminimo Būdas Suteikia Slidinėjimo Kurortą Vasarą
Naujas Sniego Gaminimo Būdas Suteikia Slidinėjimo Kurortą Vasarą

Dronų Praeitis Ir Dabartis Ekrane: Nuotraukose
Dronų Praeitis Ir Dabartis Ekrane: Nuotraukose

Mokslas Naujienos


Kodėl Niujorko Įlanka Yra Labai Svarbi Mažiesiems Smėlio Tigrų Rykliams
Kodėl Niujorko Įlanka Yra Labai Svarbi Mažiesiems Smėlio Tigrų Rykliams

Saugus Miegas Yra Tik Viena Sids Prevencijos Dalis
Saugus Miegas Yra Tik Viena Sids Prevencijos Dalis

Baisus Veiksmas Yra Tikras: Keistas Kvantų Įsipainiojimas Patvirtintas Naujuose Bandymuose
Baisus Veiksmas Yra Tikras: Keistas Kvantų Įsipainiojimas Patvirtintas Naujuose Bandymuose

Ar Čikaga Yra Vėjučiausias Jav Miestas?
Ar Čikaga Yra Vėjučiausias Jav Miestas?

Ar Chuckas Berry'As Buvo Vienišas Genijus?
Ar Chuckas Berry'As Buvo Vienišas Genijus?


LT.WordsSideKick.com
Visos Teisės Saugomos!
Dauginti Jokių Medžiagų Leidžiama Tik Prostanovkoy Aktyvią Nuorodą Į Svetainę LT.WordsSideKick.com

© 2005–2020 LT.WordsSideKick.com