in

Jam Atom Jenis Baru yang Membuat Waktu Menjadi Lebih Presisif

Jam atom disinyalir menjadi pencatat waktu paling tepat di dunia saat ini. Instrumen yang sangat indah ini menggunakan laser untuk mengukur getaran atom, yang berosilasi pada frekuensi yang konstan, seperti banyak pendulum mikroskopis yang berayun secara sinkron.

Jam atom terbaik di dunia menjaga waktu dengan tingkat presisi sedemikian rupa. Sehingga, jika mereka telah berjalan sejak permulaan alam semesta, mereka hanya akan meleset sekitar setengah detik saja hitungannya pada hari ini.

Jika jam atom dapat mengukur getaran atom dengan lebih akurat, jam atom pun akan cukup sensitif untuk mendeteksi fenomena seperti materi gelap dan gelombang gravitasi. Dengan jam atom yang lebih mutakhir, para ilmuwan juga dapat mulai menjawab beberapa pertanyaan yang membingungkan. Seperti apa efek gravitasi yang mungkin terjadi pada perjalanan waktu dan apakah waktu itu sendiri berubah seiring bertambahnya usia alam semesta?

Sekarang jam atom jenis baru yang dirancang oleh fisikawan MIT memungkinkan para ilmuwan mengeksplorasi pertanyaan semacam itu dan mungkin mengungkap fisika baru.

Para peneliti melaporkan di jurnal Nature bahwa mereka telah membangun jam atom yang mengukur bukan awan atom yang berosilasi secara acak saja, seperti yang diukur oleh desain mutakhir, melainkan atom yang telah terjerat secara kuantum. Atom-atom itu berkorelasi dengan cara yang mustahil menurut hukum fisika klasik, dan itu memungkinkan para ilmuwan untuk mengukur getaran atom dengan lebih akurat.

“Jam atom optik yang diperkuat dengan keterikatan akan memiliki potensi untuk mencapai presisi yang lebih baik dalam satu detik daripada jam optik canggih saat ini,” urai penulis utama Edwin Pedrozo-Peñafiel, seorang postdoc di Laboratorium Riset Elektronik MIT.

Jika jam atom canggih diadaptasi untuk mengukur atom yang terjerat seperti yang dilakukan tim MIT, waktunya akan meningkat sedemikian rupa. Sehingga selama seluruh usia alam semesta, jam akan mati kurang dari 100 milidetik.

Sejak manusia mulai melacak perjalanan waktu, mereka melakukannya dengan menggunakan fenomena periodik. Seperti gerakan matahari melintasi langit. Saat ini, getaran dalam atom adalah peristiwa periodik paling stabil yang dapat diamati oleh para ilmuwan. Selanjutnya, satu atom cesium akan berosilasi pada frekuensi yang sama persis dengan atom cesium lainnya.

Untuk menjaga waktu yang tepat, sebuah jam idealnya mesti melacak osilasi satu atom. Tetapi pada skala itu, sebuah atom sangat kecil sehingga ia bereaksi sesuai dengan aturan misterius mekanika kuantum:

Ketika diukur, ia bereaksi seperti koin terbalik yang hanya jika dirata-ratakan pada banyak putaran, memberikan probabilitas yang jitu. Batasan inilah yang oleh fisikawan disebut sebagai Batas Kuantum Standar.

“Saat Anda meningkatkan jumlah atom, rata-rata yang diberikan oleh semua atom ini mengarah ke sesuatu yang memberikan nilai yang benar,” imbuh Colombo.

Inilah sebabnya mengapa jam atom saat ini dirancang untuk mengukur gas yang terdiri dari ribuan jenis atom yang sama, untuk mendapatkan perkiraan osilasi rata-ratanya. Jam atom biasa melakukan ini pertama-tama dengan menggunakan sistem laser untuk mengurung gas atom berpendingin ultra ke dalam perangkap yang dibentuk oleh laser.

Laser kedua yang sangat stabil, dengan frekuensi yang mendekati getaran atom, dikirim untuk menyelidiki osilasi atom dan dengan demikian melacak waktu itu sendiri.

Article by