Unsur yang Terlupakan Dapat Mendefinisikan Kembali Waktu

NONACERIA.COM – Banyak yang bisa terjadi dalam sedetik; Anda bisa bertemu orang asing, menjentikkan jari Anda, jatuh cinta, tertidur, bersin. Tapi apa yang kedua, benar-benar – dan apakah itu tepat seperti yang kita pikirkan?

 

Saat ini, jam yang paling tepat digunakan untuk memberitahu waktu global memiliki kesalahan sekitar 1 detik setiap 300 juta tahun – jadi jam yang mulai berdetak di masa dinosaurus tidak akan mati bahkan satu detik hari ini. Tetapi para ilmuwan berpikir kita bisa berbuat lebih baik.

Jadi, mereka mencari lutetium, elemen tanah langka yang terabaikan yang telah mengumpulkan debu di bagian bawah tabel periodik, menurut sebuah studi baru yang diterbitkan di jurnal Nature Communications.

 

Mengapa 1 detik 1 detik?

Pada masa lalu, yang kedua didefinisikan sebagai pecahan (1/86400) dari hari matahari rata-rata, rotasi 24 jam Bumi di sekitar porosnya. Tetapi rotasi Bumi dapat sedikit berbeda, sehingga para ilmuwan memutuskan untuk berhenti memindai langit untuk mengkalibrasi jam kita dan menurunkannya ke bawah – ke tingkat atom, blok bangunan materi yang tak terlihat.

Pada tahun 1967, Komite Internasional untuk Berat dan Ukuran mendefinisikan yang kedua sebagai jumlah waktu yang dibutuhkan untuk atom caesium untuk menyerap energi yang cukup untuk menjadi bersemangat – yaitu, untuk elektronnya melompat dari satu keadaan energi ke yang berikutnya. Agar hal ini terjadi, atom harus berdenyut dengan tepat 9.192.631.770 siklus radiasi gelombang mikro.

Meskipun angka tersebut mungkin tampak acak, itu berasal dari pengukuran frekuensi gelombang mikro yang diperlukan untuk merangsang atom caesium dalam rata-rata definisi awal 1 detik. Pengukuran ini diambil selama rentang hampir tiga tahun, Scientific American melaporkan.

Saat ini, ratusan jam atom cesium bertanggung jawab untuk menjaga waktu global dan mengendalikan navigasi GPS. Namun dalam dekade terakhir, generasi lain dari jam atom telah muncul, yang disebut “jam optik,” dan mereka 100 kali lebih tepat daripada varietas caesium. Jam baru bekerja dengan cara yang sama seperti yang cesium, kecuali mereka menggunakan atom seperti alumunium atau ytterbium yang tertarik dengan frekuensi cahaya tampak yang lebih tinggi daripada gelombang mikro yang lebih lambat. Frekuensi yang lebih tinggi ini menambahkan lebih banyak poin data ke definisi “kedua,” membuat pengukuran lebih tepat.

Untuk memahami ini, bayangkan berbagai jenis jam sebagai sepasang penguasa, kata Murray Barrett, seorang profesor fisika di National University of Singapore dan penulis utama studi baru ini. Jika yang lebih tua, “caesium” penguasa mengukur garis yang 20 sentimeter (7,9 inci) panjang, yang lebih tepat, “optik” penguasa dapat mengukur garis juga, misalnya, 200 milimeter.

Sementara jam optik sangat tepat, membuat mereka berlari untuk jangka waktu yang sangat lama dan tetap stabil di lingkungan mereka dapat menjadi masalah, kata Barrett. Suhu ruangan dapat mengubah medan elektromagnetik yang bekerja pada atom, yang pada gilirannya dapat mengubah ukuran waktu, kata Barrett. Jadi, jam cesium masih “jauh lebih andal dalam penerapannya daripada jam optik baru,” kata Barrett kepada Live Science.

 

[SENJATA WAVERIDER HIPERSONIK RUSIA]

[AKANKAH ROBOT MEMILIKI NYAWA DI MASA DEPAN?]

 

Membuat jam atom yang kurang sensitif

Dalam studi baru mereka, Barrett dan timnya menemukan bahwa ion lutesium lebih sensitif terhadap perubahan suhu lingkungan daripada unsur-unsur lain yang digunakan untuk jam optik, menjadikannya kandidat yang kuat untuk menjadi penjaga waktu utama.

Atom Lutetium juga dapat membantu mengimbangi masalah lain yang mempengaruhi pengukuran waktu, tim menemukan. Karena atom yang digunakan dalam jam ini dibebankan, mereka sedikit bergoyang ke belakang dan ke depan sebagai respons terhadap medan elektromagnetik yang diciptakan oleh gelombang (cahaya tampak, gelombang mikro, dll.) – dan ini dapat mengubah ukuran waktu. Para ilmuwan menyebut gerakan mundur dan maju yang cepat ini sebagai “pergeseran micromotion.”

Karena para ilmuwan harus mengimbangi pergeseran ini, sangat sulit untuk mengembangkan jam atom dengan lebih dari satu ion – yang akan membuat jam tersebut lebih praktis, kata Barrett. Tetapi tim menemukan bahwa mereka dapat menggunakan properti alami dalam jenis tertentu dari ion lutesium untuk membatalkan “pergeseran mikromotion” ini.

Namun, hal ini datang dengan efek samping: Atom-atom itu menjadi lebih sensitif terhadap suhu ruangan. Itu trade-off mungkin membatasi dampak dari temuan baru, dan atom lutetium mungkin bukan “changer permainan nyata,” kata Jérôme Lodewyck, seorang fisikawan di Observatorium Paris yang bukan bagian dari penelitian.

Namun, “pekerjaan berkualitas tinggi” ini menambahkan spesies atom lain yang mungkin ke daftar panjang kandidat pencatat waktu yang merupakan “kekayaan bagi para ahli metrologi” yang ingin membandingkan berbagai jam, Lodewyck mengatakan.

 

Melebihi waktu

Meskipun Barrett mengatakan lutesium “sangat menjanjikan,” dia tidak berpikir ada kesibukan besar untuk mendefinisikan ulang waktu menggunakan jam optik, seperti jam cesium yang baik-baik saja pada hal-hal seperti membawa kita ke mana kita harus pergi.

Tetapi jam optik yang sangat tepat memungkinkan untuk aplikasi baru “yang tidak mungkin dengan teknologi saat ini,” kata Barrett.

 

BACA JUGA

APAKAH KAMU SUDAH SIAP MENIKAH?

 

Misalnya, jam sensitif terhadap tempat mereka duduk di dunia, karena waktu terdistorsi oleh gravitasi, menurut teori relativitas umum Albert Einstein. Saat ini, jam atom di Bumi tidak dapat mendeteksi waktu-warping kecil yang terjadi karena gravitasi bumi. Tetapi jika peneliti dapat menempatkan jam optik yang sangat tepat di seluruh dunia, pengaturan itu dapat membantu para peneliti memetakan medan gravitasi planet kita, kata Barrett.

Selanjutnya, jam atom yang sangat tepat dapat mendeteksi materi dan energi yang mungkin belum dapat kita lihat, Lodewyck berkata. Itu bisa termasuk materi gelap, yang memberikan tarikan gravitasi namun tidak berinteraksi dengan cahaya biasa, dan energi gelap, kekuatan misterius yang tampaknya mempercepat perluasan alam semesta, katanya.

Begini cara kerjanya: Jika Anda tahu frekuensi yang diperlukan untuk membangkitkan beberapa atom dalam jangka waktu sedetik, Anda dapat menggunakan berbagai jam ini di seluruh dunia untuk mendeteksi perbedaan apa pun di luar apa yang biasanya Anda harapkan. Ada “beberapa teori yang mengatakan materi gelap ada di sekitar kita, jadi jika kita menyeberang sepotong materi gelap, ini akan mengganggu jam,” Lodewyck mengatakan pada Live Science.

Bahkan mungkin ada aplikasi yang tidak bisa kita pikirkan sekarang, kata Barrett. “Tentu saja, ketika kami pertama kali mulai mengembangkan jam untuk tujuan navigasi kapal, kami tidak pernah membayangkan ide seseorang dapat berjalan berkeliling dan tahu persis di mana mereka berada di kota besar.”

 

 

Artikel ini dilansir dari artikel orisinil di Live Science.

Bagikan :

Tinggalkan Balasan

Alamat email Anda tidak akan dipublikasikan. Ruas yang wajib ditandai *