Các nhà khoa học vừa thành công trong việc chế tạo chiếc đồng hồ nguyên tử thiết lập kỷ lục mới về độ chính xác trên thế giới, không sai lệch dù 1 giây trong 5 tỉ năm, khoảng thời gian còn dài hơn tuổi thọ của Trái đất. Điều này mở ra những điều vô cùng hứa hẹn trong tương lai của con người khi ứng dụng của chiếc đồng hồ này được trải dài trên nhiều lĩnh vực.
"Đồng hồ nguyên tử lưới strontium" chính xác hơn 50% so với thiết bị giữ kỷ lục Guinness trước đó - đồng hồ logic lượng tử của Viện Tiêu chuẩn và công nghệ quốc gia Mỹ (NIST). Trước đó thì đồng hồ chính xác nhất thế giới được biết đến với khả năng đếm thời gian với mức sai lệch chỉ là 1 giây sau gần 3.7 tỉ năm.
Các nhà nghiên cứu cho biết, "đồng hồ lưới strontium" chính xác tới mức nó có thể hé lộ ảnh hưởng của trọng lực chuẩn theo thời gian. Thiết bị này do một nhóm nhà nghiên cứu đến từ NIST và Đại học Colorado phối hợp phát triển tại Mỹ.
Trưởng nhóm nghiên cứu, tiến sĩ Jun Ye cho biết: "Chúng tôi đã có kế hoạch cải tiến hoạt động của đồng hồ thậm chí còn tốt hơn nữa. Vì vậy, ngay cả báo cáo mới về chiếc đồng hồ này trên tạp chí Nature cũng chỉ mới là báo cáo giữa kỳ. Các bạn có thể chờ đón nhiệt đột phá mới nữa ở các đồng hồ của chúng tôi trogn 5 - 10 năm tới".
Xét về tính ổn định, chiếc đồng hồ mới tương đương chiếc đồng nguyên tử ytterbium hàng đầu thế giới của NIST.
Theo các chuyên gia, đồng hồ nguyên tử là loại đồng hồ hoạt động nhờ sự dao động của các nguyên tử giữa 2 mức năng lượng. Trong đồng hồ lưới strontium, vài ngàn nguyên tử strontium đã bị nhốt giữ trong một cột bẫy quang học laser.
Các nhà khoa học dò ra các tiếng tích tắc của chiếc đồng hồ này - 430 nghìn tỉ tiếng tích tắc trong một giây - bằng cách tắm các nguyên tử strontium trong ánh sáng laser đỏ vô cùng ổn định. Tần suất chính xác của việc phát laser kích hoạt sự chuyển đổi giữa các mức năng lượng.
"Mục tiêu của chúng tôi là tạo ra một chiếc đồng hồ, trong suốt tuổi thọ của thiên hà này, sẽ không bị sai lệch dù một giây", ông Ye nhấn mạnh trên trang NPR.
Tuy nhiên, các nhà khoa học trong khi chế tạo chiếc đồng hồ này cũng đã vấp phải một trở ngại lớn: thời gian không trôi qua với tốc độ như nhau ở mọi nơi trên Trái đất. Tốc độ của thời gian trôi phụ thuộc vào sức mạnh của trọng lực và ảnh hưởng này rất rõ ràng khi thí nghiệm tại nhiều địa điểm khác nhau. Điều này có nghĩa là, nếu bạn lấy chiếc đồng hồ lên khỏi sàn nhà và treo nó trên tường, thời gian sẽ tăng tốc thêm khoảng 1/1016. Vậy nếu thay đổi độ cao lên tới vài trăm mét thì độ sai lệch sẽ là rất khác biệt. Con số này là khá lớn đối với các ngành khoa học yêu cầu độ chính xác cực cao.
Theo tiến sĩ Ye, ở mức độ hiện tại, việc duy trì thang thời gian chính xác trên Trái đất trong thực tế đã biến thành cơn ác mộng. Để khắc phục nhược điểm trên, giải pháp sẽ là đưa các đồng hồ nguyên tử mới vào không gian nhằm duy trì sự ổn định của hệ thống, đem lại hiệu quả làm việc cao nhất.
)
