Các nhà nghiên cứu tại Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Hoa Kỳ (NIST) vừa công bố một bước đột phá trong công nghệ đo lường thời gian. Chiếc đồng hồ nguyên tử mới của họ, sử dụng ion nhôm, đã đạt độ chính xác chưa từng có – ghi nhận thời gian tới 19 chữ số thập phân.
Mục lục
Công Nghệ Lượng Tử Vượt Trội
Được gọi là “đồng hồ logic lượng tử”, thiết bị này là thành quả của 20 năm nghiên cứu không ngừng nghỉ. Cơ chế hoạt động dựa trên kỹ thuật tính toán lượng tử, kết hợp một ion nhôm mang điện tích với một ion magie. Sự kết hợp đặc biệt này cho phép độ chính xác cao hơn 41% so với kỷ lục trước đó.
Đột Phá Trong Thiết Kế Và Vận Hành
Đội ngũ nghiên cứu đã cải tiến toàn diện mọi khía cạnh của đồng hồ, từ hệ thống laser, bẫy ion cho đến buồng chân không. Những cải tiến này giải quyết các thách thức kỹ thuật phức tạp:
- Thiết kế bẫy ion mới: Sử dụng tấm wafer kim cương dày hơn và điều chỉnh lớp phủ vàng trên điện cực để giảm thiểu nhiễu loạn điện từ.
- Buồng chân không titan: Giảm lượng khí hydro nền đến 150 lần, cho phép vận hành liên tục trong nhiều ngày thay vì phải nạp lại ion mỗi 30 phút.
- Laser siêu ổn định: Kết hợp với hệ thống từ Phòng thí nghiệm JILA, nâng thời gian đo từ 150 mili giây lên 1 giây đầy đủ.
Ứng Dụng Và Tầm Quan Trọng
Chiếc đồng hồ mới không chỉ mang ý nghĩa học thuật mà còn có nhiều ứng dụng thực tiễn:
- Đóng góp vào nỗ lực quốc tế tái định nghĩa đơn vị giây với độ chính xác cao hơn.
- Mở ra cơ hội nghiên cứu các hiện tượng vật lý vượt xa Mô hình Chuẩn.
- Ứng dụng trong đo đạc địa chất Trái Đất và phát triển công nghệ lượng tử.
Nhóm nghiên cứu gồm Mason Marshall, David Hume, Willa Arthur-Dworschack và Daniel Rodriguez Castillo đã công bố kết quả trên tạp chí Physical Review Letters. “Chúng tôi rất hào hứng khi được làm việc với chiếc đồng hồ chính xác nhất từ trước đến nay”, Marshall chia sẻ.
Với những cải tiến này, đồng hồ ion nhôm của NIST không chỉ là một thành tựu khoa học ấn tượng mà còn mở đường cho những khám phá mới trong vật lý lượng tử và công nghệ tương lai.
