211service.com
Gdzie jest najlepszy zegar we wszechświecie?
Pulsary to wirujące gwiazdy neutronowe, które wytwarzają bardzo okresowe wybuchy fal radiowych. Sygnały pulsarów są tak dokładne, że kiedy zostały odkryte, astronomowie poważnie uwierzyli w ideę, że są dowodem na istnienie inteligentnego życia w innych częściach Wszechświata, ponieważ nie mają sobie równych w niczym, co mogliby zrobić fizycy na Ziemi. Doprowadziło to do powszechnego przekonania, że pulsary są najdokładniejszymi zegarami we Wszechświecie.
40 lat później astronomowie muszą jeszcze ustalić, w jaki sposób pulsary generują tak dokładne sygnały. Z drugiej strony fizycy ciężko pracowali, aby znaleźć własne sposoby na poprawę wydajności pulsarów.
Dzisiaj John Hartnett i Andre Luiten z University of Western Australia pytają, czy ziemskie elementy czasu przywłaszczyły sobie swoich astrofizycznych rywali jako najlepsze zegary we Wszechświecie.
Na pierwszy rzut oka odpowiedź jest dość jasna dla każdego, kto śledził niesamowite postępy w optyce kwantowej w ciągu ostatnich kilku lat.
Hartnett i Luiten twierdzą, że dokładność i stabilność zegarów naziemnych poprawiła się średnio o ponad rząd wielkości w każdej dekadzie w ciągu ostatnich 60 lat. Obecnie najlepsze optyczne zegary atomowe z neutralnymi sieciami optycznymi i zegary z uwięzionymi jonami mają stabilność częstotliwości zbliżoną do jednej części na 10^17.
Z drugiej strony, w miarę odkrycia większej liczby pulsarów, ich stabilność czasowa poprawiła się o mniej niż rząd wielkości w ciągu ostatnich 20 lat. Najlepsze pulsary milisekundowe charakteryzują się stabilnością w najlepszym wypadku tylko jednej części na 10^15.
Oznacza to, że zegary naziemne można słusznie uważać za najlepsze zegary we Wszechświecie, twierdzą Hartnett i Luiten.
To imponujące, ale zanim fizycy w laboratoriach optyki kwantowej zaczną otwierać korki od szampana, trzeba rozważyć jeszcze jedną kwestię. To jest kwestia długoterminowej stabilności.
Bardzo dobrze jest zbudować zegar, który może przewyższać pulsary o kilka miesięcy lub lat, ale wypróbować go przez znacznie dłuższy czas, powiedzmy wieki lub tysiąclecia, i całe mnóstwo innych problemów podnosi głowę. Twórcy Zegar długiej teraźniejszości już studiowałem ten problem. Pytali, jak można zagwarantować stabilne zasilanie w takim okresie? Jak przechowywać części zamienne lub zapewnić przetrwanie wiedzy potrzebnej do przeprowadzenia naprawy? Czy możesz w ogóle liczyć na przetrwanie rodzaju ludzkiego w tych okresach?
Odpowiedzi na te pytania sugerują, że bardzo trudno będzie uruchomić zegarek na rękę, nie mówiąc już o uwięzionym zegarze jonowym w tej skali czasu. A jednak za tysiące lat pulsary nadal będą wytwarzać regularne bicie serca.
Ziemskie zegary mogą być w stanie przewyższyć pulsary w ludzkiej skali czasu, ale zrobienie tego w znacznie dłuższych skalach czasowych jest zupełnie innym wyzwaniem. Zegary naziemne mogły na razie ukraść koronę. Utrzymanie go będzie znacznie trudniejsze.
Nr ref.: arxiv.org/abs/1004.0115 : Porównanie standardów częstotliwości astrofizycznych i ziemskich: Jakie są najlepsze zegary?