💡 Zhrnutie pre tých, ktorí rýchlo scrollujú:
- Sekunda sa dnes definuje pomocou atómu cézia, no vedci už majú presnejšiu technológiu.
- Nové optické hodiny dokážu merať čas až na 19 desatinných miest.
- Ak by bežali 30 miliárd rokov, pomýlili by sa len o jednu sekundu.
- Vedci chcú kvôli nim do roku 2030 oficiálne predefinovať sekundu.
Čas meriame neustále. Telefóny, satelity, navigácia, internetové siete aj vedecké experimenty sa spoliehajú na presné sekundy. Problém je, že to, čo dnes považujeme za sekundu, sa môže čoskoro zmeniť, píše portál ScienceAlert.
Vedci z University of Science and Technology of China vytvorili jedny z najpresnejších hodín v histórii. Ide o takzvané stronciové optické mriežkové hodiny, ktoré dokážu merať čas s presnosťou až na 19 desatinných miest. Ich výskum bol publikovaný v magazíne Metrologia.
Predstava ich presnosti je takmer absurdná. Ak by tieto hodiny bežali 30 miliárd rokov, čo je viac než dvojnásobok veku vesmíru, pomýlili by sa približne len o jednu sekundu. Takáto presnosť je pre vedu extrémne cenná. A zároveň otvára otázku, či by sa mala oficiálna definícia sekundy zmeniť.
Prečo sekunda už dávno nesúvisí s dňom
Pôvodne bola sekunda definovaná jednoducho - ako jedna 86 400-tina dňa. Vychádzalo to z rozdelenia 24 hodín na 60 minút a každú minútu na 60 sekúnd. To však fungovalo len ako približné pravidlo. Rotácia Zeme totiž nie je dokonale stabilná. Spomaľuje ju napríklad gravitácia Mesiaca, pohyb oceánov či geologické procesy.
Ak by sekunda stále závisela od rotácie planéty, jej dĺžka by sa postupne menila. Pre modernú vedu, satelitné systémy či telekomunikácie by to bola katastrofa. Preto sa v 1967 sekunda predefinovala pomocou atómov - sekunda je presne 9 192 631 770 oscilácií atómu cézia 133. Aj to je extrémne presné. Lenže vedci zistili, že existuje ešte lepšia možnosť.
Prečo sú optické hodiny ešte presnejšie
Atómy stroncia vibrujú oveľa rýchlejšie než cézium. Ich frekvencia sa pohybuje v oblasti viditeľného svetla, čo znamená približne 700 kvadriliónov tiknutí za sekundu. Pre porovnanie – cézium ich má asi deväť miliárd. Optické hodiny dokážu tieto ultrarýchle oscilácie merať. Výsledkom je presnosť približne 10 na mínus osemnástu sekundy.
V novej štúdii vedci ešte vylepšili technológiu svojich stronciových hodín. Znížili neistotu merania na 9,2 × 10 na mínus devätnástu a stabilitu na 6,3 × 10 na mínus devätnástu. Ani ty tomu nerozumieš? Nevadí, vedci to rovno aj vysvetlili.
Ako píšu autori výskumu: „Tento výkon spĺňa požiadavku presnosti jednej hodiny na úrovni 2 × 10 na mínus osemnástu potrebnú na redefinovanie sekundy v medzinárodnej sústave jednotiek, pričom má potenciálne využitie v relativistickej geodézii a pri vysoko presnom hľadaní temnej hmoty.“
Sekunda sa môže zmeniť už v tejto dekáde
Aby sa definícia sekundy mohla oficiálne zmeniť, musia existovať minimálne tri optické hodiny rovnakého typu s dostatočnou presnosťou a stabilitou na rôznych pracoviskách.
Tento míľnik už niektoré laboratóriá dosiahli. Okrem čínskeho zariadenia existujú ďalšie dva stronciové optické hodinové systémy, ktoré spĺňajú požiadavky, a tiež dva experimenty využívajúce ióny hliníka. Ak sa ich výsledky potvrdia, medzinárodné organizácie môžu pristúpiť k zmene.
O takýchto rozhodnutiach rozhoduje General Conference on Weights and Measures (Generálna konferencia pre váhy a miery), ktorá sa stretáva každé štyri roky v Paríži. Najbližšie zasadnutie síce bude ešte v tomto roku, no kritériá ešte nie sú úplne splnené.
Cieľ je preto pripraviť návrh novej definície sekundy na zasadnutie konferencie v 2030. Ak sa to podarí, môže sa stať niečo fascinujúce - jedna z najzákladnejších jednotiek času, ktorú používame každý deň, bude presnejšia než kedykoľvek predtým.
