È pronto un orologio atomico preciso con l'itterbio come orologio

Gli orologi atomici convenzionali funzionano con microonde, stabilizzate, ad esempio, con atomi di cesio. L'utilizzo di atomi di itterbio consente di ottenere radiazioni a una frequenza molto più elevata, con effetti positivi sulla precisione. È stato annunciato che la misurazione del tempo del nuovo orologio ad alta tecnologia sarà successivamente resa disponibile ad altri istituti di ricerca in Austria tramite cavi in ​​fibra ottica. L'orologio è stato realizzato congiuntamente da TU Wien e BEV nell'ambito dell'iniziativa di finanziamento "Quantum Austria" del Ministero della Scienza e dell'Agenzia austriaca per la promozione della ricerca (FFG).

Gli orologi atomici convenzionali, che garantiscono anche la precisione dei segnali GPS, operano con microonde nell'ordine di diversi gigahertz. Sfruttando le transizioni energetiche quantistiche degli atomi di cesio, la frequenza di queste microonde può essere mantenuta estremamente costante: "questo crea una frequenza di clock precisa con cui misurare il tempo", ha affermato nel comunicato stampa Thorsten Schumm, fisico e responsabile del progetto presso la TU. Sebbene la frequenza possa essere aumentata per una misurazione del tempo più precisa, ciò aumenta anche l'imprecisione delle microonde.

Gli orologi atomici ottici, d'altra parte, operano "a frequenze da cento a mille terahertz, cioè a frequenze oltre diecimila volte superiori a quelle degli orologi atomici convenzionali al cesio. Non si tratta più di microonde; sono già luce visibile", afferma Schumm. Gli atomi di itterbio entrano in gioco per stabilizzare queste onde ad alta frequenza. "Questo ci permetterà di raggiungere una precisione da due a tre ordini di grandezza migliore di quella ottenibile con gli orologi atomici convenzionali", afferma il ricercatore, che, insieme al suo team, sta già lavorando alla prossima generazione di cronografi di precisione: in una pubblicazione su Nature di un anno fa (DOI: 10.1038/s41586-024-07839-6), ha riferito della costruzione del primo "orologio nucleare" basato sulla luce UV e stabilizzato da nuclei atomici di torio, che dovrebbe consentire una precisione ancora maggiore in futuro. Si è affermato che anche l'orologio atomico all'itterbio svolgerà un ruolo importante nell'ulteriore sviluppo e sperimentazione di questa nuova tecnologia.