Do najdokładniejszych instrumentów służących do pomiaru czasu, należą zegary atomowe, wykorzystujące własności emisyjne wybranego pierwiastka. Przykładowo popularne urządzenia oparte na wewnętrznych oscylacjach cezu-133, na zgubienie jednej sekundy potrzebują ponad 150 milionów lat. Zdaniem Eliota Bohra z Uniwersytetu w Kopenhadze (nazwisko nieprzypadkowe, Eliot jest prawnukiem Nielsa Bohra), wynik ten można znacznie podkręcić, zmieniając metodę obchodzenia się z atomami.
Obecnie zliczanie tyknięć cezu, strontu lub innego pierwiastka, odbywa się za pośrednictwem lasera. Próbkę atomów zamyka się pułapce magnetycznej, schładza do temperatury bliskiej zeru absolutnemu i oświetla wiązką o odpowiednio dobranej częstotliwości. Ta technika skrywa jednak pewną wadę. Jak tłumaczy Bohr, laser detekcyjny nieznacznie nagrzewa atomy, wpływając na ich stan i w dłuższej perspektywie obniżając precyzję.
Nowatorskim pomysłem Duńczyka jest sięgnięcie po efekt superradiancji. Chodzi o to, aby splątać zbiór atomów i umieścić go pomiędzy zwierciadłami. Taki układ zachowuje się jak jeden przerośnięty atom, którego sygnały – dodatkowo wzmocnione przez lustra – są na tyle wyraźne, aby mogły zostać odczytane bez strzelania laserami w same atomy. To taki kwantowo-optyczny odpowiednik pudła rezonansowego.
Praca nad absurdalnie dokładnymi technikami mierzenia czasu, nie jest bynajmniej sztuką dla sztuki. “Za każdym razem, gdy satelity określają położenie twojego telefonu lub GPS, używasz zegara atomowego w satelicie. Precyzja jest na tyle ważna, że spóźnienie o mikrosekundę oznacza niedokładność około 100 metrów na powierzchni Ziemi” – przypomina Bohr.
Ultradokładne zegary przydają się również samym fizykom, chociażby do testowania postulatów ogólnej teorii względności.
Oryginalną publikację Collectively enhanced Ramsey readout by cavity sub- to superradiant transition znajdziecie w Nature. O badaniach poinformował także Uniwersytet w Kopenhadze.
