L'orologio ionico NIST stabilisce un nuovo record di precisione

In breve:

I ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno sviluppato l'orologio più preciso al mondo, un orologio atomico che sfrutta uno ione di alluminio intrappolato, raggiungendo una straordinaria accuratezza di 19 cifre decimali. Questo risultato eccezionale, che supera il precedente record di +41% ed è 2,6 volte più stabile di ogni altro orologio a ioni, è il frutto di vent'anni di perfezionamenti continui di ogni singolo componente, dalla trappola ionica, alla camera a vuoto, fino all'integrazione di un laser ultra-stabile. L'orologio si avvale di un ingegnoso "sistema di coppia" tra ioni di alluminio e magnesio per superare le difficoltà tecniche, permettendo allo ione di alluminio di "ticchettare" in modo incredibilmente stabile. Questo strumento avanzatissimo avrà un ruolo fondamentale nella ridefinizione del secondo, aprendo le porte a nuove scoperte scientifiche e a ricerche nel campo della fisica quantistica e oltre.

Riassunto completo:

• I ricercatori del National Institute of Standards and Technology (NIST) hanno creato il nuovo orologio più preciso al mondo, un orologio atomico basato su uno ione di alluminio tenuto in trappola.
• Questo orologio atomico ottico raggiunge un'accuratezza senza precedenti di 19 cifre decimali, superando il precedente record di +41% e risultando 2,6 volte più stabile di qualsiasi altro orologio a ioni.
• L'eccezionale precisione e stabilità sono il frutto di vent'anni di miglioramenti costanti su ogni componente, inclusi il laser, la trappola ionica e la camera a vuoto.
• Lo ione di alluminio si rivela un eccellente "battitante" temporale per la sua stabilità e l'alta frequenza di "ticchettio", oltre alla bassa sensibilità alle condizioni ambientali, superando potenzialmente il cesio (che attualmente definisce il secondo).
• Dato che gli ioni di alluminio sono difficili da controllare direttamente, i ricercatori hanno adottato un "sistema di coppia" chiamato spettroscopia a logica quantistica, abbinando lo ione di alluminio a uno ione di magnesio che ne facilita il raffreddamento e la lettura dello stato.
• Tra le sfide superate c'è stata la riprogettazione della trappola ionica per eliminare il "micromovimento in eccesso" (piccole perturbazioni), attraverso l'uso di un substrato di diamante più spesso e la modifica dei rivestimenti in oro per bilanciare i campi elettrici.
• La camera a vuoto è stata ricostruita in titanio, riducendo di 150 volte l'interferenza del gas idrogeno e permettendo agli esperimenti di durare per giorni anziché soli minuti.
• Un miglioramento cruciale è stata l'integrazione di un laser ultra-stabile proveniente dal laboratorio JILA del NIST, che ha trasferito la sua stabilità al laser dell'orologio a ioni di alluminio, riducendo drasticamente il tempo necessario per raggiungere l'alta precisione da settimane a solo un giorno e mezzo.
• Questo orologio di precisione elevatissima contribuirà in modo significativo alla ridefinizione del secondo, favorirà nuovi progressi scientifici, servirà da banco di prova per la fisica quantistica e abiliterà nuove misurazioni nella geodesia terrestre ed esplorazioni della fisica oltre il Modello Standard.

Questo testo è un riassunto del seguente articolo (eng):

NIST Ion Clock Sets New Record for Most Accurate Clock in the World

This new result contributes to the international effort to define the second with a much greater level of accuracy than before, enabling new scientific and technological advances

National Institute of Standards and TechnologyRebecca Jacobson

Alternativa in italiano: non pervenuta