เวลาที่เก็บไว้โดยนาฬิกาอะตอมที่ดีที่สุดสามแห่งของโลกถูกเปรียบเทียบโดยการเชื่อมต่อโดยใช้เส้นใยแก้วนำแสงและการเชื่อมต่อแบบ over-air การเปรียบเทียบทำโดย Boulder Atomic Clock Optical Network Collaboration ในสหรัฐอเมริกาและมีความแม่นยำมากกว่าครั้งที่แล้วถึงสิบเท่า การวัดได้เผยให้เห็นการเปลี่ยนแปลงที่ไม่คาดคิดในเวลาที่นาฬิกาเก็บไว้
ซึ่งสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับวิธีการปรับปรุงอุปกรณ์
การวิจัยอาจมีบทบาทสำคัญในการพัฒนามาตรฐานใหม่สำหรับข้อที่สอง ซึ่งจะเกี่ยวข้องกับการกระจายและเปรียบเทียบสัญญาณเวลาของนาฬิกาปรมาณูทั่วโลกนาฬิกาอะตอมใช้ความถี่ของการเปลี่ยนผ่านของอะตอมอย่างเฉพาะเจาะจงเป็นมาตรฐานเวลาที่เสถียรอย่างยิ่ง ในขณะที่วินาทีถูกกำหนดโดยนาฬิกาที่ใช้ซีเซียมที่ทำงานที่ความถี่ไมโครเวฟ นักฟิสิกส์ได้สร้างนาฬิกาที่แม่นยำยิ่งขึ้นซึ่งอิงจากแสง นาฬิกาออปติคัลเหล่านี้ใช้ความถี่ที่สูงกว่านาฬิกาไมโครเวฟมาก และสามารถรักษาเวลาได้อย่างแม่นยำถึงหนึ่งส่วนใน 10 18ซึ่งดีกว่านาฬิกาซีเซียมที่ดีที่สุดประมาณ 100 เท่า
ชุมชนมาตรวิทยาระดับนานาชาติมีเป้าหมายที่จะแทนที่มาตรฐานเวลาไมโครเวฟด้วยนาฬิกาแบบออปติคัล แต่ก่อนอื่นต้องเลือกจากการออกแบบนาฬิกาที่มีการพัฒนาทั่วโลก เพื่อประเมินและปรับปรุงนาฬิกาออปติคัลเหล่านี้ – และสร้างเครือข่ายมาตรฐานเวลาทั่วโลกในที่สุด – นักวิจัยจะต้องสามารถเปรียบเทียบสัญญาณเวลาได้ ซึ่งสามารถทำได้โดยใช้การเชื่อมต่อใยแก้วนำแสงหรือโดยการส่งสัญญาณแสงผ่านอากาศ อันที่จริง การส่งผ่านอากาศอาจมีบทบาทสำคัญในการนำนาฬิกาออปติคัลไปใช้งานในดาวเทียม ซึ่งปัจจุบันมีการใช้นาฬิกาไมโครเวฟ
ในงานล่าสุดนี้David Humeและเพื่อนร่วมงาน
ที่สถาบันมาตรฐานและเทคโนโลยีแห่งชาติของสหรัฐอเมริกา (NIST) และมหาวิทยาลัยโคโลราโดได้เปรียบเทียบสัญญาณเวลาของนาฬิกาออปติคัลสามตัว ซึ่งทั้งหมดตั้งอยู่ในโบลเดอร์โคโลราโด นาฬิกาหนึ่งนาฬิกาใช้อะตอมอิตเทอร์เบียม อีกอะตอมของสตรอนเทียม และที่สามเป็นส่วนผสมของอะลูมิเนียมและแมกนีเซียมไอออน
หวีความถี่ใช้ลิงค์ใยแก้วนำแสง 3.6 กม. เพื่อเปรียบเทียบอัตราส่วนความถี่ของนาฬิกาอิตเทอร์เบียมและสตรอนเทียมซึ่งอยู่ที่ NIST และมหาวิทยาลัยโคโลราโดตามลำดับ นาฬิกาสตรอนเทียมและอะลูมิเนียม-แมกนีเซียม (หลังตั้งอยู่ที่ NIST) ถูกเปรียบเทียบโดยใช้การเชื่อมโยงทางแสงเหนืออากาศ 1.5 กม. ระหว่างสองอาคาร สิ่งนี้เกี่ยวข้องกับการใช้หวีความถี่ ซึ่งช่วยให้สามารถเปรียบเทียบสัญญาณที่ความถี่ต่างกันได้
เทคนิค over-air นั้นค่อนข้างจะรอดพ้นจากการรบกวนที่เกิดจากความปั่นป่วนในอากาศ อันที่จริง ทีมงานพบว่าลิงก์ไฟเบอร์และพื้นที่ว่างให้ประสิทธิภาพในระดับที่ใกล้เคียงกัน ยกเว้นเมื่อมีการดำเนินการลิงก์พื้นที่ว่างระหว่างพายุหิมะ นาฬิกาอิตเทอร์เบียมและอะลูมิเนียม-แมกนีเซียมอยู่ในห้องปฏิบัติการต่างๆ ที่ NIST และเปรียบเทียบโดยใช้การเชื่อมต่อแบบไฟเบอร์
“ความทันสมัย”ทีมงานสามารถวัดอัตราส่วนความถี่ของนาฬิกาสามคู่ได้อย่างแม่นยำที่ส่วนหนึ่งใน 10 18ซึ่งเป็นลำดับของการปรับปรุงที่สำคัญในบันทึกก่อนหน้าของส่วนหนึ่งใน10 17 Hume อธิบายถึงผลงานนี้ว่าเป็น “ความล้ำสมัยสำหรับการวัดทั้งแบบไฟเบอร์และแบบพื้นที่ว่าง” อัตราส่วนเหล่านี้เป็นค่าคงที่ตามธรรมชาติ ดังนั้นทีมจึงชี้ให้เห็นว่าผลลัพธ์ของพวกเขาคือการวัดค่าคงที่ตามธรรมชาติสามค่าที่แม่นยำที่สุดเท่าที่เคยมีมา
นาฬิกาถูกเปรียบเทียบในช่วงหลายเดือน
และนักวิจัยพบความแตกต่างในแต่ละวันที่ไม่คาดคิดในการจับเวลา นี่แสดงให้เห็นว่าทีมไม่มีความเข้าใจอย่างถ่องแท้ถึงสิ่งที่ส่งผลต่อประสิทธิภาพของนาฬิกา ซึ่งหมายความว่าการปรับปรุงเพิ่มเติมอาจเป็นไปได้
เช่นเดียวกับการปรับปรุงคำจำกัดความของวินาที การเปรียบเทียบนาฬิกาออปติคัลที่ดีขึ้นอาจเป็นประโยชน์ต่อสาขาอื่น ๆ ของวิทยาศาสตร์ นาฬิกาสองนาฬิกาที่ระดับความสูงต่างกันจะทำงานในอัตราที่แตกต่างกันเล็กน้อย และอาจใช้เพื่อวัดการเปลี่ยนแปลงเล็กๆ น้อยๆ ในเปลือกโลก ซึ่งเกิดจากการละลายของแผ่นน้ำแข็งหรือระดับน้ำทะเลที่สูงขึ้น ความแตกต่างระหว่างนาฬิกายังสามารถใช้เพื่อพยายามตรวจจับสสารมืด
ภาพใหม่ที่แสดงสนามแม่เหล็กรอบๆ หลุมดำมวลมหาศาล M87* ถูกสร้างขึ้นโดยนักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานเกี่ยวกับกล้องโทรทรรศน์ขอบฟ้าเหตุการณ์ (EHT) โครงสร้างแม่เหล็กถูกแมปโดยการวัดโพลาไรซ์ของแสงที่ปล่อยออกมาจากสสารในบริเวณร้อนรอบหลุมดำ การทำความเข้าใจคุณสมบัติทางแม่เหล็กของบริเวณนั้นสามารถให้ข้อมูลเชิงลึกที่สำคัญว่าหลุมดำบางส่วนแผ่รังสีและสสารอันทรงพลังออกมาได้อย่างไร
ในปี 2019 EHT สร้างประวัติศาสตร์ด้วยการจับภาพแรกของเงาของหลุมดำ นี่คือบริเวณมืดรอบหลุมดำที่คาดว่าจะมีเส้นผ่านศูนย์กลางประมาณสามเท่าของขอบฟ้าเหตุการณ์ของหลุมดำ ซึ่งเป็นจุดที่เกินกว่าที่แสงจะหนีจากหลุมดำได้ หลุมดำมวลมหาศาลนี้เรียกว่า M87* และตั้งอยู่ใจกลางดาราจักรที่อยู่ห่างออกไป 55 ล้านปีแสง จากภาพ ทีมงานพบว่า M87* มีมวลประมาณ 6.5 พันล้านเท่าของดวงอาทิตย์ ย้อนกลับไปในปี 2012 นักดาราศาสตร์ที่ใช้ EHT ยังสามารถเห็นฐานของเครื่องบินเจ็ตทรงพลังที่ระเบิดประมาณ 5,000 ปีแสงจาก M87*
ตอนนี้ นักวิทยาศาสตร์ที่ทำงานเกี่ยวกับ EHT ได้วิเคราะห์โพลาไรซ์ของแสงจากบริเวณสว่างรอบๆ เงา ที่นั่น สสารบางอย่างกำลังถูกดูดเข้าไปในหลุมดำในขณะที่สสารอื่นถูกระเบิดออกเป็นไอพ่น การก่อตัวของไอพ่นเหล่านี้เป็นเรื่องที่ถกเถียงกันในหมู่นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ แต่การทำความเข้าใจสนามแม่เหล็กใกล้กับหลุมดำมวลมหาศาลสามารถให้เบาะแสที่สำคัญได้
Credit : zakopanetours.net ianwalk.com immergentrecords.com imperialvalleyusbc.org inmoportalgalicia.net
