"ออพติคอล แลทไทซ์" นาฬิกาเที่ยงตรง ที่สุดในโลก

ทีมนักฟิสิกส์ จากสถาบันเพื่อมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติ (เอ็นไอเอสที) ร่วมกับ มหาวิทยาลัยแห่งโคโลราโด สหรัฐอเมริกา พัฒนานาฬิกาอะตอมมิคเรือนใหม่ที่มีความแม่นยำมากที่สุดในโลก เที่ยงตรงกว่านาฬิกาอะตอมมิคเดิมที่พัฒนาขึ้นเมื่อปีที่ผ่านมามากถึง 3 เท่าตัว โดยจะคลาดเคลื่อนบวกหรือลบ 1 วินาที ในช่วงระยะเวลานานถึง 15,000 ล้านปี ขยับเข้าใกล้การไปแทนที่นาฬิกาที่ใช้เป็นตัวกำหนดเวลามาตรฐานสากล (ยูทีซี) ที่ถือเป็นเวลาทางการของโลกเข้าไปมากขึ้นทุกที

นาฬิกาที่ใช้เป็นตัวกำหนดเวลาอย่างเป็นทางการของโลกนั้นพัฒนาขึ้นมานับตั้งแต่ปี 1967 โดยอาศัยความถี่ในการสั่นของอะตอม ที่เป็นธาตุโลหะของ ซีเซียม 133 เป็นตัวกำหนดเวลา นาฬิกาเรือนนี้ได้รับการพัฒนามาโดยตลอดในระยะเวลาหลายสิบปีดังกล่าว และสามารถรักษาเวลาได้แม่นยำในระดับ บวกหรือลบ 1 วินาทีในทุกๆ 100 ล้านปี แต่นาฬิกาอะตอมมิคเรือนใหม่เปลี่ยนไปใช้การจับการสั่นไหวของอะตอมสตรอนเตียม ที่ความถี่ออพติคอล เป็นตัวกำหนดเวลาแทนที่การใช้อะตอมของซีเซียมที่ความถี่ของคลื่นไมโครเวฟใน ซีเซียม ฟาวเทน คล็อค ก่อนหน้านี้ ที่ได้รับการพิสูจน์ให้เห็นแล้วในช่วง 2-3 ปีที่ผ่านมาว่ามีความแม่นยำเที่ยงตรงสูงกว่า

ในถ้อยแถลงของทีมพัฒนาระบุว่า ความเสถียรของการสั่น (คือการขยับไปซ้ายและขวาครบหนึ่งรอบ) ของอะตอมของสตรอนเตียมในแสงเลเซอร์สีแดงนั้นคงที่ใกล้เคียงกับการสั่นทุก ครั้งก่อนหน้า โดยได้รับการพัฒนาให้แม่นยำมีเสถียรภาพอยู่เช่นนั้นเกือบ 50 เปอร์เซ็นต์ ของความเสถียรของของเดิม ซึ่งถือเป็นสถิติโลกใหม่อีกสถิติหนึ่งนอกเหนือจากความเที่ยงตรงของนาฬิกา

นอกจากนั้นนาฬิกาสตรอนเตียมใหม่นี้ยังมีความไวและละเอียดอ่อนจนสามารถวัดความ ต่างของเวลาที่แตกต่างออกไปเพียงเล็กน้อยในระดับความสูงที่แตกต่างกันได้ ซึ่งเป็นปรากฏการณ์ที่ อัลเบิร์ต ไอน์สไตน์ เคยทำนายเอาไว้ แต่ยังไม่มีนาฬิกาเรือนไหนแสดงค่าความต่างของเวลาในระดับความสูงทีแตกต่าง กันเล็กน้อยออกมาได้เหมือนกับนาฬิกา "ออพติคอล แลทไทซ์" เรือนนี้มาก่อน

ทั้งนี้ ตามทฤษฎีสัมพัทธภาพของไอน์สไตน์ นาฬิกาใดๆ จะเดินเร็ว ณ จุดที่เป็นยอดเขากว่าจุดที่เป็นตีนเขา อันเป็นผลกระทบสืบเนื่องจากแรงโน้มถ่วงของโลก จุน ยี หนึ่งในผู้ร่วมพัฒนาและเขียนรายงานของทีม เอ็มไอเอสที-มหาวิทยาลัยโคโลราโด ระบุว่า "ออพติคอล แลทไทซ์" สามารถวัดความเปลี่ยนแปลงของแรงโน้มถ่วงได้ละเอียดยิบในระดับที่สามารถบอก ความต่างได้เมื่อยกนาฬิกาขึ้นสูงเพียง 2 เซนติเมตร เหนือพื้นผิวของโลก

นอกจากนั้น ทีมพัฒนายังได้สร้างแผงป้องกันการแผ่รังสีไว้โดยรอบ ห้องอะตอม ของนาฬิกาเรือนนี้ ซึ่งทำให้มันสามารถใช้งานได้แม้อยู่ในอุณหภูมิห้อง แทนที่จะต้องอยู่ในห้องแช่แข็งเย็นจัดเหมือนกับ ซีเซียม ฟาวเทน คล็อค และกลายเป็นจุดแข็งในการใช้งาน ออพติคอล แลทไทซ์ เรือนนี้ไป

อนึ่ง ความแม่ยำ เที่ยงตรงของนาฬิกานั้นมีความจำเป็นอย่างมากต่อระบบการนำร่องโดยดาวเทียม, โทรศัพท์มือถือ และโทรทัศน์ในระบบดิจิตอล รวมทั้งอุปกรณ์สำคัญอื่นๆ

นอกจากนั้นยังเป็นการบุกเบิกการค้นคว้าวิจัยในทางด้านวิทยาศาสตร์ควอนตัม (กลศาสตร์ควอนตัม, ฟิสิกส์ควอนตัม ฯลฯ) เพิ่มขึ้นอีกด้วย

ที่มา: นสพ. มติชนรายวัน