Prima di procedere
Il progresso della scienza è intimamente legato alla
precisione
con cui i nostri strumenti possono misurare il mondo, e gli scienziati del
National Institute of Standards and Technology
(NIST) degli
Stati Uniti
hanno appena fatto un enorme passo avanti in questo senso. Dopo due decenni di ricerca e sviluppo, il team ha presentato al mondo gli orologi atomici più avanzati mai creati, capaci di una precisione eccezionale fino al diciannovesimo decimale.
Gli
orologi atomici
, basati su ioni di
alluminio
, sono ormai divenuti una pietra angolare della misurazione del tempo. Questi orologi superano le prestazioni dei tradizionali orologi a base di
cesio
, già ampiamente utilizzati per la loro elevata precisione. Tuttavia, il controllo e la misurazione degli ioni di alluminio rappresentano una sfida notevole. Sono infatti meno influenzati dai campi magnetici e dalle variazioni di temperatura, ma richiedono metodi particolari per essere raffreddati e misurati.
Per risolvere queste difficoltà, i ricercatori hanno sviluppato una speciale 'trappola ionica' avvalendosi di elettrodi più spessi in oro e una base di diamante ispessita. Questa configurazione permette di dissipare i campi elettromagnetici parassiti che potrebbero interferire con le misurazioni precise del tempo. Inoltre, per assistere nel raffreddamento degli ioni di alluminio e nella misurazione della loro frequenza, è stato introdotto un
ione di magnesio
come compagno nella trappola. L'uso del magnesio non solo aiuta a moderare le oscillazioni degli ioni di alluminio abbassandone la temperatura, ma funge anche da sonda attraverso la tecnica della spettroscopia quantistica logica.
La presenza degli ioni è stata attentamente esaminata con l'aiuto di spettroscopi avanzati, con il
laser altamente stabile
di JILA, situato a 3,6 km dalla sede, che gioca un ruolo cruciale con fasci guidati attraverso canali sotterranei. Grazie a queste innovazioni, gli orologi hanno dimostrato non solo una stabilità mai vista, ma anche un'accuratezza che permette di ridurre drasticamente i tempi di misurazione da settimane a sole 36 ore.
Questa incredibile precisione apre nuove strade alla fisica fondamentale: può consentire di verificare eventuali violazioni delle proprietà delle particelle elementari secondo il Modello Standard e, a lungo termine, di investigare aspetti ancora sconosciuti della materia e dell'universo. Gli aggiornamenti tecnologici di questi orologi consentiranno di affrontare domande scientifiche fondamentali, migliorare l'efficienza delle architetture quantistiche, e sono destinati ad avere impatti ben oltre il campo tradizionale della misurazione del tempo.
