Thế giới sắp phải tính lại đơn vị giây

Đây là lần đầu tiên một thí nghiệm quy mô lớn như vậy được thực hiện. Những chiếc đồng hồ này sử dụng tia laser để đo cách các nguyên tử nhảy giữa các mức năng lượng, điều này cho phép chúng đạt độ chính xác vượt trội so với đồng hồ nguyên tử cesium truyền thống. Thực tế, đồng hồ quang học có thể chỉ chậm hơn hoặc nhanh hơn chưa đến 1 giây trong hàng tỷ năm.

Để đánh giá mức độ khớp nhau giữa các đồng hồ, nhóm nghiên cứu đã thực hiện 38 phép đo được gọi là tỷ số tần số. Trong số đó, 4 phép đo chưa từng được thực hiện trực tiếp trước đây với nhiều phép đo đạt độ chính xác cao hơn bao giờ hết. Thí nghiệm này có thể giúp cập nhật cách thế giới định nghĩa 1 giây, với khả năng chuyển đổi từ đồng hồ cesium sang đồng hồ quang học.

Helen Margolis đến từ phòng thí nghiệm Vật lý Quốc gia Vương quốc Anh nhấn mạnh: “Các tín hiệu thời gian và tần số chính xác đồng hồ nguyên tử cung cấp rất cần thiết cho nhiều công nghệ hàng ngày như GPS, quản lý lưới điện và đồng bộ hóa các giao dịch tài chính”.

Việc kết nối những chiếc đồng hồ này qua khoảng cách xa là một thách thức phức tạp. Các nhà khoa học đã sử dụng 2 phương pháp liên kết: tín hiệu GPS từ vệ tinh và cáp quang tùy chỉnh. Mặc dù GPS có thể kết nối với tất cả các đồng hồ, nhưng độ chính xác không cao nhất do nhiễu và tín hiệu.

Trong khi đó, cáp quang được sử dụng ở Pháp, Đức và Ý mang lại độ chính xác cao hơn gấp 100 lần nhưng chỉ hoạt động hiệu quả trong khoảng cách ngắn. Đối với các đồng hồ trong cùng một phòng thí nghiệm, như ở Đức và Anh, cáp quang ngắn giúp giảm thiểu độ bất định.

Những phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Optica chuyên về khoa học quang học. Nhóm nghiên cứu cũng xem xét cách so sánh các tỷ lệ tần số khác nhau giữa các hệ thống để phát hiện bất kỳ sự không khớp hoặc mẫu hình nào. Một chuyên gia đến từ Ý cho biết: “Những phép đo này cung cấp thông tin quan trọng về những công việc cần thiết để đồng hồ quang học đạt được độ chính xác và độ tin cậy cần thiết cho việc đo thời gian quốc tế”.

Việc phối hợp 10 chiếc đồng hồ và đảm bảo chúng hoạt động đồng bộ trên 6 quốc gia đòi hỏi nhiều công sức chuẩn bị. Các nhà nghiên cứu cho biết cần nỗ lực hơn nữa để giảm thiểu độ bất định của phép đo và đảm bảo rằng những chiếc đồng hồ quang học này luôn đáng tin cậy theo thời gian.

Nếu thành công, những chiếc đồng hồ này có thể sớm trở thành công cụ xác định thời gian trên toàn cầu, với kết quả đáng tin cậy hơn và đặc biệt là điều chỉnh lại đơn vị giây.

Nguồn: PhoneArena