Chiều dài của một giây sắp được định nghĩa lại

Một giây bạn từng biết có thể không còn là một giây nữa, khi các nhà khoa học vừa tiến thêm một bước nữa trong việc định nghĩa lại chiều dài của một giây.

Để làm được như vậy, họ cần sử dụng đến các đồng hồ nguyên tử. Trông như một mớ bòng bong các sợi dây và tia laser, những thiết bị này hoạt động bằng cách chạm đến dao động tự nhiên của các nguyên tử, với mỗi nguyên tử "chạm" vào ở một tốc độ khác nhau.

Các thiết bị điện tử hiện đại, bao gồm smartphone, internet hay GPS, đều hoạt động được thông qua mỗi tích tóc của các đồng hồ nguyên tử này.

"Mỗi khi bạn muốn tìm vị trí của mình trên hành tinh này, bạn đang hỏi giờ từ một đồng hồ nguyên tử nằm trong vệ tinh từ hệ thống GPS của chúng tôi." Colin Kenedy, nhà vật lý tại BACON (Boulder Atomic Clock Optical Network) cho biết.

Các đồng hồ quang học tiêu chuẩn trên thế giới xuất hiện từ nhiều thập kỷ trước dựa trên các nguyên tử Cesium – vốn dao động qua lại 9 tỷ lần trong một giây. Nhưng các đồng hồ nguyên tử mới dựa trên các nguyên tố khác còn nhanh hơn nữa – nghĩa là nó cho phép chia nhỏ mỗi giây đồng hồ thành các lát nhỏ hơn và chính xác hơn nữa.

Hiện các nhà khoa học đang thử nghiệm loại đồng hồ nguyên tử mới với 3 nguyên tố khác nhau, bao gồm: nhôm, Strontium và Ytterbium. Các đồng hồ quang học mới có độ chính xác gấp 100 lần đồng hồ cesium, khi có thể đo được đến một phần nghìn tỷ của mỗi giây.

 

Nhưng điều quan trọng hơn nữa là phải so sánh chúng với nhau. Hiện 3 đồng hồ nguyên tử này được đặt ở 3 vị trí khác nhau, 2 đồng hồ ở Viện Tiêu chuẩn và Công nghệ Quốc gia Mỹ ở Boulder, Colorado, một đồng hồ khác đặt cách đó 1,5km ở viện Nghiên cứu JILA. Việc so sánh chúng được với nhau ở khoảng cách xa để "đảm bảo đồng hồ nguyên tử Boulder sẽ tương tự như đồng hồ ở Paris, London và Tokyo."

Điều này sẽ là một bước tiến nữa hướng tới một mạng lưới đồng hồ nguyên tử nhằm đo đạc một cách chính xác các thử nghiệm vật lý cơ bản cũng như các đặc điểm về trọng lực của Trái Đất.

"Mục đích cuối cùng là tinh chỉnh lại giây theo một tiêu chuẩn chính xác nghiêm ngặt hơn, điều gì đó mà chúng ta có thể làm với các phép đo chính xác hơn và nghiêm ngặt hơn." Ông Kenedy cho biết.

Theo nhà vật lý, Jun Ye, người cũng tham gia vào công trình này, điều này có nghĩa là có thể tạo ra một đồng hồ để quay ngược về hàng tỷ năm trước đến thời điểm khởi đầu của vũ trụ với độ chính xác chỉ tính bằng giây. Mạng lưới các đồng hồ nguyên tử này cũng sẽ được sử dụng như các cảm biến siêu nhạy để phát hiện ra các sóng của vật chất tối cũng như thử nghiệm Thuyết Tương đối của Einstein.