Hương Lan
Writer
Viện nghiên cứu JILA tại Mỹ đã chế tạo thành công một loại đồng hồ nguyên tử quang học mới với độ chính xác đáng kinh ngạc, chỉ lệch một giây sau 30 tỷ năm, nhờ khả năng tính giờ cực kỳ chuẩn xác.
Khác với đồng hồ nguyên tử thông thường sử dụng sóng vi ba, đồng hồ mới này sử dụng ánh sáng khả kiến chiếu vào nguyên tử để đo thời gian, bởi tần số sóng ánh sáng cao hơn, cho phép đo đếm thời gian chính xác hơn. Tuy nhiên, để đạt được độ chính xác như vậy, đồng hồ cần đo được những phần cực nhỏ của một giây.
Mạng quang học được dùng để đo ánh sáng phản chiếu từ nguyên tử. Ảnh: K. Palubicki/NIST
Nhóm nghiên cứu tại JILA đã sử dụng một mạng lưới ánh sáng gọi là mạng quang học, cho phép đo đồng thời hàng chục nghìn nguyên tử. Cách tiếp cận này cung cấp cho đồng hồ nhiều dữ liệu hơn, từ đó tính toán thời gian chính xác hơn. Điểm độc đáo trong nghiên cứu của JILA nằm ở phương pháp đo lường mới, giúp giảm thiểu hai nguồn gây sai số là laser đo nguyên tử và va chạm giữa các nguyên tử khi bị nén chặt.
Độ nhạy của đồng hồ JILA cho phép đo được ảnh hưởng của lực hấp dẫn lên thời gian, một hiện tượng được tiên đoán bởi thuyết tương đối tổng quát của Einstein. Theo đó, trường hấp dẫn mạnh có thể làm chậm dòng thời gian.
Với khả năng đo lường chính xác, nhóm nghiên cứu có kế hoạch ứng dụng đồng hồ này vào lĩnh vực vi mô, nơi giao thoa giữa thuyết tương đối tổng quát và cơ học lượng tử, để đo những thay đổi dù là nhỏ nhất trong dòng thời gian do tác động của trọng lực. Độ chính xác của đồng hồ cũng mở ra tiềm năng ứng dụng trong việc tính toán thời gian trên những khoảng cách rất xa trong không gian.
Jun Ye, nhà vật lý tại JILA, cho biết: "Nếu muốn đưa tàu vũ trụ hạ cánh chính xác trên sao Hỏa, chúng ta cần một chiếc đồng hồ chính xác hơn hệ thống GPS rất nhiều". Phát hiện này của JILA, một viện nghiên cứu liên kết giữa Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (NIST) và Đại học Colorado Boulder, sẽ được công bố trên tạp chí Physical Review Letters.
Khác với đồng hồ nguyên tử thông thường sử dụng sóng vi ba, đồng hồ mới này sử dụng ánh sáng khả kiến chiếu vào nguyên tử để đo thời gian, bởi tần số sóng ánh sáng cao hơn, cho phép đo đếm thời gian chính xác hơn. Tuy nhiên, để đạt được độ chính xác như vậy, đồng hồ cần đo được những phần cực nhỏ của một giây.
Mạng quang học được dùng để đo ánh sáng phản chiếu từ nguyên tử. Ảnh: K. Palubicki/NIST
Nhóm nghiên cứu tại JILA đã sử dụng một mạng lưới ánh sáng gọi là mạng quang học, cho phép đo đồng thời hàng chục nghìn nguyên tử. Cách tiếp cận này cung cấp cho đồng hồ nhiều dữ liệu hơn, từ đó tính toán thời gian chính xác hơn. Điểm độc đáo trong nghiên cứu của JILA nằm ở phương pháp đo lường mới, giúp giảm thiểu hai nguồn gây sai số là laser đo nguyên tử và va chạm giữa các nguyên tử khi bị nén chặt.
Độ nhạy của đồng hồ JILA cho phép đo được ảnh hưởng của lực hấp dẫn lên thời gian, một hiện tượng được tiên đoán bởi thuyết tương đối tổng quát của Einstein. Theo đó, trường hấp dẫn mạnh có thể làm chậm dòng thời gian.
Với khả năng đo lường chính xác, nhóm nghiên cứu có kế hoạch ứng dụng đồng hồ này vào lĩnh vực vi mô, nơi giao thoa giữa thuyết tương đối tổng quát và cơ học lượng tử, để đo những thay đổi dù là nhỏ nhất trong dòng thời gian do tác động của trọng lực. Độ chính xác của đồng hồ cũng mở ra tiềm năng ứng dụng trong việc tính toán thời gian trên những khoảng cách rất xa trong không gian.
Jun Ye, nhà vật lý tại JILA, cho biết: "Nếu muốn đưa tàu vũ trụ hạ cánh chính xác trên sao Hỏa, chúng ta cần một chiếc đồng hồ chính xác hơn hệ thống GPS rất nhiều". Phát hiện này của JILA, một viện nghiên cứu liên kết giữa Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ (NIST) và Đại học Colorado Boulder, sẽ được công bố trên tạp chí Physical Review Letters.
