Relógios atômicos incrivelmente precisos podem detectar sinais fracos de matéria escura

Os relógios atômicos não são novidade, esses relógios existem há muitos anos. Cientistas trabalhando em relógios atômicos experimentais no Instituto Nacional de Padrões e Tecnologia (NIST) relataram três novos recordes de desempenho para seus relógios. A equipe diz que os relógios melhoraram a precisão o suficiente para melhorar a cronometragem e a navegação, mas podem ser sensíveis o suficiente para detectar sinais fracos da gravidade, do universo primordial e da matéria escura.

Cada um dos novos relógios atômicos prende mil átomos de itérbio em grades que são feitas de feixes de laser. Os átomos marcam alternando entre dois níveis de energia. Os pesquisadores podem comparar os dois relógios independentes, permitindo-lhes melhorar a incerteza sistemática, estabilidade e reprodutibilidade.

A incerteza sistemática é quão bem o relógio pode representar as vibrações naturais dos átomos capturados na estrutura do laser. A equipe descobriu que o relógio tinha um possível erro de um bilionésimo de um bilionésimo da freqüência natural dos átomos. Estabilidade é o quanto a freqüência do clock muda com o tempo, neste caso, ela muda 0,00000000000000000032 durante um dia. A reprodutibilidade é o quão próximos os dois relógios estão na mesma freqüência, a diferença de freqüência foi menor do que um bilionésimo de bilionésimo neste teste. Os relógios atômicos de itérbio excedem a capacidade convencional de medir a forma da Terra. (medição geodésica) baseada em levantamentos de maré do nível do mar. Pesquisadores dizem que uma comparação desses relógios localizados distantes, em continentes diferentes, poderia fornecer medições geodésicas dentro de 1 centímetro, melhor do que os atuais vários centímetros. Algumas das melhorias para o novo relógio incluem térmica e elétrica. blindagem que envolve os átomos para protegê-los de campos elétricos dispersos. Os átomos de itérbio são um dos candidatos potenciais a serem utilizados na futura redefinição do segundo. Os cientistas estão atualmente redefinindo todos os tipos de medidas, incluindo uma recente redefinição de como descrever um quilograma.