Cel mai precis ceas din lume sfidează timpul: ar avea nevoie de 260 de miliarde de ani pentru a pierde o secundă. Descoperirea care ar putea schimba modul în care măsurăm timpul

Cât de precis poate fi un ceas? Pentru majoritatea oamenilor, câteva secunde pierdute într-un an reprezintă o diferență nesemnificativă. Pentru fizicieni însă, chiar și cele mai mici erori pot influența experimentele științifice, sistemele de navigație prin satelit și studiul Universului. O echipă de cercetători de la Universitatea Națională din Singapore a construit un ceas atomic optic atât de precis încât, potrivit estimărilor, ar avea nevoie de peste 260 de miliarde de ani pentru a acumula o eroare de o secundă. Dispozitivul, bazat pe ionii unui metal rar numit lutețiu, este de patru ori mai precis decât precedentul deținător al recordului mondial, relatează Nature.

Performanța deschide noi perspective pentru cercetarea științifică și reprezintă un pas important către redefinirea secundei, unitatea fundamentală de măsurare a timpului. Spre deosebire de ceasurile obișnuite, care folosesc mecanisme mecanice sau cristale de cuarț, noul dispozitiv se bazează pe proprietățile atomilor și pe frecvența luminii. Cercetătorii au reușit nu doar să estimeze precizia ceasului, ci și să o verifice experimental, comparând două dispozitive construite pe același principiu. Rezultatele au fost publicate pe 23 septembrie 2026 în revista științifică Nature, după mai bine de un deceniu de cercetări.

Cum funcționează ceasul atomic cu lutețiu și de ce este atât de precis

În interiorul noului dispozitiv, timpul este măsurat prin observarea comportamentului unui singur ion de lutețiu. Cercetătorii folosesc un laser a cărui lumină este reglată la frecvența necesară pentru a determina un electron să treacă într-o stare energetică superioară. Această tranziție reprezintă un fenomen atomic extrem de regulat, iar oscilațiile luminii laserului sunt utilizate pentru a marca trecerea timpului. Spre deosebire de un ceas tradițional, în care precizia depinde de funcționarea unui mecanism fizic, noul dispozitiv folosește proprietățile fundamentale ale atomilor.

Unul dintre avantajele lutețiului este sensibilitatea redusă la variațiile de temperatură și ale câmpurilor magnetice. Aceste influențe externe pot modifica frecvența tranzițiilor atomice, afectând precizia măsurătorilor. Comparativ cu alte elemente utilizate în construcția ceasurilor optice, precum stronțiul și iterbiul, lutețiul este mai puțin sensibil la anumite perturbări ale mediului. În plus, dispozitivul funcționează la temperatura camerei și utilizează tehnologie laser disponibilă comercial, ceea ce ar putea facilita dezvoltarea unor versiuni mai compacte în viitor.

Vezi și:

Condiția pentru ca românii să-și recupereze banii plătiți în plus prin ROBOR. Pașii pentru obținerea compensației de la bancă

Performanța este remarcabilă inclusiv în comparație cu precedentele recorduri de precizie ale ceasurilor atomice . În 2024, cercetătorii prezentau un dispozitiv bazat pe atomi de stronțiu, cu o precizie estimată echivalentă cu acumularea unei erori de o secundă în aproximativ 40 de miliarde de ani. Noul ceas cu lutețiu duce limitele măsurării timpului și mai departe.

Două ceasuri atomice au fost comparate pentru a verifica recordul mondial

Pentru a demonstra performanța noului dispozitiv, echipa condusă de fizicianul Murray Barrett, de la Universitatea Națională din Singapore, a construit două ceasuri independente care folosesc ioni de lutețiu. Cercetătorii le-au comparat rezultatele pentru a verifica dacă măsurătorile coincid și pentru a identifica eventualele diferențe de frecvență. Cele două dispozitive au înregistrat o concordanță până la a 19-a cifră semnificativă, rezultatul reprezentând, potrivit echipei, cea mai precisă comparație realizată vreodată între două ceasuri.

David Leibrandt, fizician la Universitatea California din Los Angeles, specializat în ceasuri atomice de mare precizie, a apreciat atât performanța dispozitivului, cât și verificarea experimentală a rezultatelor. Construirea unui singur ceas extrem de precis nu este suficientă pentru a demonstra că acesta măsoară corect timpul, deoarece eventualele erori pot fi dificil de identificat în absența unui sistem independent de referință. Compararea celor două dispozitive oferă astfel dovezi suplimentare privind fiabilitatea tehnologiei dezvoltate în Singapore.

Vezi și:

Cel mai precis ceas atomic din lume ar putea schimba definiția secundei. Măsoară timpul până la a 19-a zecimală

Oamenii de știință transformă deșeurile de plastic în biscuiți, cu ajutorul drojdiei modificate genetic

Murray Barrett a explicat că performanța actuală este rezultatul a peste zece ani de cercetări. Echipa consideră că proprietățile lutețiului ar putea permite inclusiv miniaturizarea viitoarelor ceasuri optice, astfel încât acestea să poată fi utilizate în afara laboratoarelor. Deocamdată, însă, dispozitivul care a stabilit recordul mondial rămâne un instrument experimental de cercetare.

Descoperirea ar putea schimba definiția secundei și modul în care funcționează sistemele GPS

Din 1967, secunda este definită în Sistemul Internațional de Unități pe baza unei tranziții energetice a atomului de cesiu-133. Mai exact, o secundă corespunde unui număr de 9.192.631.770 de perioade ale radiației asociate acestei tranziții. Ceasurile atomice optice folosesc frecvențe ale luminii mult mai ridicate decât cele din domeniul microundelor, ceea ce permite efectuarea unor măsurători mai precise. Specialiștii în metrologie analizează posibilitatea redefinirii secundei începând cu anul 2030 sau ulterior, folosind o nouă generație de ceasuri optice.

Lutețiul ar putea deveni unul dintre elementele utilizate pentru stabilirea viitorului standard internațional. Totuși, noua definiție nu a fost încă adoptată, iar cercetătorii trebuie să demonstreze că diferite ceasuri optice pot furniza măsurători compatibile și reproductibile. Descoperirea din Singapore reprezintă un pas important în această direcție, dar nu înseamnă că durata secundei se va modifica pentru utilizatorii obișnuiți.

În prezent, ceasurile atomice sunt esențiale pentru funcționarea sistemelor de navigație prin satelit, precum GPS. Acestea determină poziția unui dispozitiv prin măsurarea timpului necesar semnalelor radio pentru a ajunge de la sateliți la receptor. Chiar și erorile extrem de mici pot afecta precizia localizării, motiv pentru care sincronizarea timpului reprezintă o componentă fundamentală a acestor tehnologii. Ceasurile optice ar putea contribui în viitor la dezvoltarea unor sisteme de navigație și sincronizare mai performante.

De la măsurarea gravitației la căutarea materiei întunecate

Aplicațiile noilor ceasuri depășesc însă domeniul navigației. Potrivit Nature, dispozitivele de precizie extremă ar putea permite cartografierea unor variații foarte mici ale câmpului gravitațional terestru. Conform teoriei relativității generale, timpul trece cu viteze ușor diferite în funcție de intensitatea câmpului gravitațional. Două ceasuri suficient de precise, amplasate la altitudini diferite, pot înregistra astfel diferențe măsurabile în ritmul de trecere a timpului.

Această proprietate ar putea permite studierea modificărilor distribuției maselor în interiorul Pământului și dezvoltarea unor noi metode de cercetare geofizică. De asemenea, ceasurile atomice de mare precizie sunt utilizate pentru testarea unor teorii fundamentale ale fizicii și pentru căutarea unor posibile semnale asociate materiei întunecate, a cărei natură rămâne încă necunoscută.

Progresele actuale continuă o direcție de cercetare în care ceasurile atomice devin instrumente tot mai importante pentru studiul gravitației și al Universului . Cu cât măsurătorile sunt mai precise, cu atât oamenii de știință pot identifica fenomene mai subtile, care ar rămâne nedetectate prin metodele convenționale.

Noul record stabilit de cercetătorii din Singapore nu înseamnă că dispozitivele obișnuite vor începe să măsoare timpul cu o asemenea precizie. Pentru moment, tehnologia rămâne destinată laboratoarelor specializate. Totuși, posibilitatea de a construi un ceas care ar acumula o eroare de numai o secundă într-un interval mult mai mare decât vârsta estimată a Universului arată cât de mult au evoluat instrumentele prin care oamenii încearcă să înțeleagă și să măsoare timpul.

Școli care riscă să se închidă la iarnă din lipsa banilor pentru încălzire. Primăriile așteaptă ajutor de la Guvern