私たちが今知っていることは2番目に再定義されます

しかし、光の速度で前進する世界では、時間のように基本的なものでさえありません。むしろ、革命のことです。なぜなら、それはまさに新世代の原子時計、光学時計のおかげで起こることだからです。それに比べて、現在の時間標準は単純な砂の時計のように見えます。

何十年もの間、2番目の概念である基本的な時間単位は、セシウム原子の不変のダンスにリンクされてきました。しかし、今では、これまでの最も広範な野心的な実験のおかげで変化しました。これは、大陸間ネットワークで光学時計の並外れた能力をテストしたばかりです。新しく公開された技術の偉業が光学‘そして、それは、光に基づいてまったく新しいタイムスケールを作成し、正確に秒を再定義することを約束します。

なぜそんなに正確なのですか？

可能な限り最大の精度で時間を測定することは、肉眼で見えるよりもはるかに重要です。私たちの日常生活では、デバイスの同期、銀行取引の正確性、またはナビゲーションシステムの信頼性を想定しています。しかし、そのすべての背後には、世界を時間を維持するためにたゆまぬ動作する原子時計の複雑なネットワークがあります。

「アトミックウォッチズが提供する正確な時間と周波数の兆候 – 英国物理学研究所（NPL）のヘレン・マーゴリスと記事の署名は、GPS、電気ネットワークの管理、金融取引の同期など、多くの日常的な技術に不可欠です。」たとえば、GPSで考えてみましょう。 GPSレシーバーがメートルの精度で私たちの位置を計算できるようにするには、いくつかの衛星から信号を受け取り、ナノ秒の精度でそれらの信号に到達するのにかかる時間を測定する必要があります（Milmillonésimadesegundo）。時間の経過とともに小さなエラーは、遠くの大きなエラーに変換されます。そして、これは、測定時間がどこにでも私たちを取り巻くテクノロジーの機能と効率に直接変換されるかの正確さの単なる例です。

明るい、新しい測定パターン

従来の原子時計は、非常に安定した周波数でマイクロ波を発するセシウム原子の異なるエネルギーレベル間の遷移を測定することにより機能します。それは、人類に大成功を収め、長い間役立ってきた堅牢で実績のあるシステムです。

ただし、すべてを変えることを約束する新しい世代の「クロノメーター」：光学クロック。その並外れた精度の鍵は、参照として使用する「振動」の頻度にあります。セシウム時計はマイクロ波に基づいていますが、光学時計はレーザーを使用して原子を励起し、周波数のあるエネルギーレベル間を通過します。そして、これが彼の「魔法」があるところです。

電子レンジよりも数百万倍速い光周波数を使用することにより、光学時計は非常に高いチックの「レート」を達成し、驚くべき精度につながります。それを視野に入れるために、最高のCESIOクロックは3億年ごとに1秒を逸脱する可能性がありますが、光学クロックは数十億年で1秒未満を失うか勝ちます。近づいている極端な精度について話します 物理学の理論的限界。

前例のない実験

多数の国際機関から60人の研究者のチームが実施した新しい研究は、これらの将来の時計の統合における重要なマイルストーンを表しています。先行していない彼の実験中に、38の比較（または周波数比）が同時に、フランス、ドイツ、イタリア、イギリス、フィンランド、ポーランドの6か国に配布された10の異なる光学時計と同時に実行されました。

«これらの測定 – イタリア国立計量研究所のマルコ・ピゾカロと記事の共著者は、国際的なクロノメトリーでの使用に必要な精度と信頼性を実現するためにまだ必要な作業に関する重要な情報を提供します」。それはまるでそれぞれ独自の方法で洗練された時計オーケストラが、絶対的な完璧さで同じメロディーに触れなければならなかったかのようです。そして、それはまさにその同期と比較において、その検証の鍵がグローバル標準として見られる場合です。

38の比較のうち4つはこれまで試したことがなく、他の多くの比較は以前よりもかなり高い精度で測定されました。このレベルの調整と収集されたデータの量は、これらの長距離時計や異なる環境でどのように振る舞うかを理解するために不可欠です。さらに、この実験では、ヨーロッパ全体の時計を周波数比で精密な精度で接続することの実行可能性がこれまで到達することはなく、Pizzocaroが「分散型の実験室」と呼ぶものを作成しました。つまり、計測に影響を与えるだけでなく、暗黒物質の検索や宇宙の基本的なルールの検証などの基本的な物理学テストを実行するためにも使用できる仮想研究所です。

複雑なネットワーク

測定を実行するために、研究者は時計を「接続」するためにそれらを管理する必要がありました。つまり、周波数出力を比較しました。そのために、2つの主な方法を使用しました。衛星の無線標識と、光ファイバーを通過するレーザー光です。

GPS信号を使用する衛星法は、すべての学習時計がアクセスできました。実際には、広く利用可能な方法です。ただし、信号のノイズや機器自体の制限などの要因によって引き起こされる測定の不確実性による精度の観点から、その制限があります。壁を通して会話を聞こうとすることに似たものです。途中でいくつかの情報が失われます。

真のイノベーションは、パーソナライズされた光ファイバーリンクを使用することでもたらされました。これらのリンクは、一種の「光の高速道路」であり、衛星技術の100倍の精度で測定を許可しました。実際、レーザー光は、驚くべき安定性と忠実度でこれらの繊維を移動し、干渉を最小限に抑え、時計間のより直接的で正確な比較を可能にします。ただし、これらの高精度の接続はまだどこでも利用できないため、国際的な比較中にフランス、ドイツ、イタリアの時計を接続するためにのみ使用できます。

10個の光学時計の調整は、事前の計画を徹底的に必要とするヘラクレスのタスクでした。 NPLの主な科学者であるレイチェル・ゴドゥンは、それをよく知っています。「すべての結果ではない」と彼は確認し、私たちが期待したことを確認し、いくつかの矛盾を観察しました。 「しかし、非常に多くの時計を一度に比較し、複数のリンク手法を使用すると、問題の原因の識別が促進されました。それは、事故で何人かの証人を持っているようなものです。

2番目の再定義に向けて

この実験では、より多くの作業が必要な重要な領域を特定しました。光学時計が2番目の新しい標準になるためには、測定の不確実性を最大に減らして、時計の本質的な精度と一致するようにすることが不可欠です。つまり、それらを比較する方法は、時計自体と同じくらい良いに違いありません。 2番目の再定義は、軽量化される決定ではありません。それは、科学コミュニティによるグローバルなコンセンサスと徹底的な検証を意味します。

現在、国際的な重みと対策委員会（CIPM）と重みと測定の総会（CGPM）は、2番目の再定義の可能性を評価しています。再定義のロードマップは、2030年頃に行われる可能性のある再定義により、2026年までに準備ができていると予想されます。将来の世代の時間を測定する方法を変える記念碑的なステップ。

科学のための新しい境界

この前例のない精度の意味は、単なる時計をはるかに超えています。能力 このような極端な精度で時間を測定します実際、基本的な科学研究への新しい扉を開きます。たとえば、光学時計は非常に敏感であるため、土地の重力場の小さな変化を検出できます。これらの時計のネットワークは、これまで見たことのない精度で地球物理学的現象を研究する「重力望遠鏡」の一種として機能する可能性があります。

または、宇宙の大部分を形成するが、直接見ることができない、暗い物質の探求を助けることさえできました。実際、いくつかの理論は、暗黒物質との相互作用が原子時計の周波数にわずかな変動を引き起こす可能性があると仮定しています。そして、光学時計の極端な感度は、現代の宇宙論の最大の謎の1つを明らかにするための鍵かもしれません。

要するに、私たちは今や科学の歴史において超越的な重要性の瞬間を生きています。光学時計は、時間を維持するためのツールだけではありません。それらは、新しい可能性の全宇宙への窓であり、基本的な物理学の探求のためのパスを開き、今日しか想像できない将来のテクノロジーの基礎を築くことです。 21世紀のTic-TACはもはやセシウム原子のものではなく、光のものではなく、それによって、サイエンスフィクションにふさわしい鋭さと精度で時代が明らかになります。未来は間違いなく光と同期します。