Các nhà khoa học đến từ Viện kỹ thuật vật lý Bundesanstalt (Đức) đã chế tạo thành công đồng hồ quang học nguyên tử chính xác nhất từ trước đến nay bằng cách sử dụng ion ytterbium. Kết quả đo lường của thiết bị này có thể khiến giới khoa học viết lại toàn bộ các định nghĩa về đơn vị đo thời gian như “giây”, nếu so sánh với chiếc đồng hồ nguyên tử Cesi được chính đội ngũ này thiết kế trước đó thì đồng hồ Ytterbi chính xác hơn ít nhất là 100 lần. Trong bài viết hôm nay, hãy cùng SHOPDONGHO.com tìm hiểu về chiếc đồng hồ chính xác nhất thế giới dưới đây nhé.
Khám phá ra chiếc đồng hồ chính xác nhất thế giới
Khám phá ra chiếc đồng hồ Ytterbi chính xác nhất thế giới ❖ Nếu mang phiên bản mới này so sánh với chiếc đồng hồ nguyên tử Cesi được chính đội ngũ này thiết kế trước đó thì đồng hồ Ytterbi chính xác hơn ít nhất là 100 lần.
❖ Đồng hồ chính xác nhất thế giới Ytterbi hay còn được gọi với cái tên là đồng hồ quang học ion độc thân, thiết bị này có thể đo tần số dao động của các ion Ytterbi giữa 2 mức năng lượng khác nhau chính xác đến mức hàng trăm nghìn tỷ lần.
Cơ chế hoạt động của đồng hồ Ytterbi là sử dụng tia laze đếm dao động của Ion
Mô hình chiếc đồng hồ chính xác nhất thế giới Ytterbi ❖ Việc sử dụng tia laser để đếm số lần dao động của ion, các nhà khoa học khẳng định chiếc đồng hồ này sẽ không sai 1 giây trong vài tỷ năm. Chính điều này, khiến nhiều nhà khoa học đang đau đầu để viết lại định nghĩa mới về giây. Hiện tại, giây là đơn vị đo thời gian, một trong 7 đơn vị cơ bản trong hệ đô lường quốc tế. Định nghĩa đơn giản nhất của giây là khoảng thời gian bằng 1/60 phút hay 1/3600 của giờ.
❖ Nhưng định nghĩa chính xác của viện Đo lường Quốc tế (Bureau International des Poids et Mesures) vào năm 1998 là: Khoảng thời gian bằng 9.192.631.770 lần chu kỳ của bức xạ điện từ phát ra bởi đồng vị 133 của nguyên tử Cesi khi thay đổi trạng thái giữa hai mức năng lượng.
Tần số dao động của đồng hồ chính xác nhất thế giới là con số khổng lồ
Nguồn sáng tia laser ở chiếc đồng hồ chính xác nhất thế giới Ytterbi ❖ Với độ chính xác cao hơn 100 lần so với những người anh em trước đây, chiếc đồng hồ chính xác nhất thế giới Ytterbi sở hữu tần số dao động lên tới 10^14 hoặc 10^15 Hz, với điều này giúp đồng hồ với độ sai số gần như không có. Cụ thể, thiết bị này đã xác định được lần dao động của các ion Ytterbi và kết quả khiến nhiều người phải giật mình: 3×10^18, hay viết đầy đủ là 3.000.000.000.000.000.000 – 3 tỷ tỷ lần.
❖ Đồng hồ quang học ion đơn trước kia đã giành được giải Nobel vật lý năm 1989 cho nhà vật lý Hans Georg Dehmelt, ông và nhà vật lý Wolfgang Paul dựa trên kỹ thuật bẫy ion bằng tia laser. Hai nhà vật lý đã sử dụng trường điện tử tần số vô tuyến (RF)d đối với các ion và laser quang học đối với các hạt trung hòa.
❖ Lý giải cho việc lựa chọn nguyên tử Ytterbi để làm nhân tố chính cho chiếc đồng hồ này, đội ngũ nghiên cứu cho biết nguyên tử Ytterbi có thể chuyển đổi giữa các trạng thái năng lượng dựa trên sự chuyển tiếp sang trạng thái F – một trạng thái có thời gian tồn tại kéo dài hơn 6 năm – tạo ra sự cộng hưởng hẹp rất đặc biệt của sóng dao động đến từ các ion tự do. Ytterbi là một nguyên tố đất hiếm thuộc nhóm Lantan có kí hiệu Yb và số nguyên tử 70. Ytterbi là kim loại màu trắng bạc mềm được tìm thấy trong các khoáng vật gadolinit, monazit, và xenotim. Nguyên tố này đôi khi đi cùng với yttri hoặc các nguyên tố liên quan khác và được dùng trong các loại thép nhất định. Ytterbi tự nhiên là hỗn hợp của 7 đồng vị ổn định. Ytterbi-169 là một đồng vị nhân tạo, được dùng làm nguồn tạo tia gamma.
❖ Giống như việc tìm ra định nghĩa với về kilogram, kết quả này đã thu hút những sự ủng hộ nhất định từ không ít các chuyên gia về vật lý lượng tử khi mà họ cho rằng định nghĩa về “giây” càng chính xác thì các kết quả liên quan đến lĩnh vực lượng tử càng có cơ sở. Điều này sẽ mở ra một tương lai hoàn toàn mới cho những nghiên cứu sau này.
(Nguồn: ScienceAlert)
