Sette orologi atomici ottici in quattro Paesi europei hanno superato uno dei confronti internazionali più precisi mai realizzati, rafforzando così la base scientifica per una futura ridefinizione del secondo. Nature ha dato rilievo al risultato il 4 settembre, dopo che lo studio già sottoposto a revisione paritaria è apparso su Physical Review Research il 1° settembre.
La campagna, durata due mesi, ha collegato orologi gestiti in modo indipendente negli istituti nazionali di metrologia di Italia, Francia, Regno Unito e Germania. I ricercatori ne hanno confrontato le frequenze tramite una rete stabilizzata in fibra ottica lunga migliaia di chilometri; così è possibile evitare gran parte dell'incertezza che i trasferimenti satellitari possono introdurre sulle lunghe distanze.
Lo studio riporta incertezze nei rapporti di frequenza ottica comprese tra 7,7 per 10 elevato a meno 18 e 6,1 per 10 elevato a meno 17. Il test più rilevante ha coinvolto orologi a singolo ione di itterbio del National Physical Laboratory britannico e della Physikalisch-Technische Bundesanstalt tedesca, già concordi entro il margine d'incertezza più ristretto della campagna.
Secondo gli autori e l'Istituto nazionale di ricerca metrologica italiano, il risultato è la prima verifica internazionale di due orologi ottici sviluppati indipendentemente sotto una parte su 10 elevato a 17. Anche l'orologio italiano a reticolo di itterbio è risultato coerente con precedenti misure internazionali, mentre un orologio al mercurio in Francia ha prodotto più rapporti di frequenza con qualità d'incertezza migliore e più affidabilità.
Gli orologi ottici misurano le rapide oscillazioni associate alle transizioni negli atomi o negli ioni e possono superare gli orologi a microonde al cesio su cui è basata l'attuale definizione del secondo. Prima che una transizione ottica possa diventare la nuova realtà di riferimento globale, i laboratori dovranno dimostrare che dispositivi separati danno risultati coerenti considerando effetti sistematici, trasferimento in fibra e spostamento gravitazionale, perché la riproducibilità è una necessità.
I ricercatori hanno spiegato che le misure offriranno dati alle attività internazionali per una possibile ridefinizione del secondo SI. Reti affidabili di orologi connessi in fibra potranno inoltre sostenere test di fisica fondamentale e relatività generale, migliorare la geodesia rilevando minime variazioni della gravità legate all'altezza e permettere confronti tra standard di nuova generazione senza spostare gli orologi.
Commenti