Đồng hồ gần 2 tỉ năm mới sai một giây

(TT&VH) - Cuộc đua tới sự hoàn hảo trong lĩnh vực đo đếm thời gian lại vừa lập thêm một kỷ lục mới khi người ta chế tạo được một chiếc đồng hồ chỉ bị sai một giây sau hơn 1,7 tỉ năm hoạt động. Thế hệ của những chiếc đồng hồ siêu chính xác này sẽ tạo nên hàng loạt thay đổi trong đời sống con người.

Đồng hồ siêu chính xác

Một khoa học gia ở NIST đang vận hành chiếc

đồng hồ có sai số 1 giây sau hơn 1,7 tỉ năm

Chiếc đồng hồ hiện đại nhất và chính xác nhất trong nhóm các đồng hồ quang học vừa được Học viện Tiêu chuẩn và Công nghệ quốc gia Mỹ (NIST) có trụ sở ở Boulder, Colorado, tạo ra. Nó đo đếm tần số dao động của các electron thủy ngân và có thể chạy 1,7 tỉ năm mà không hề chậm một nhịp. Trước đó, thiết bị đo thời gian chính xác nhất là các đồng hồ nguyên tử, vốn chỉ sai lệch một giây sau khoảng 80 triệu năm. Để tiện so sánh, một chiếc đồng hồ đeo tay thông thường sẽ có sai số khoảng 15 giây sau một tháng hoạt động.

Ứng dụng rộng rãi

Đồng hồ quang học sẽ mở ra hàng loạt ứng dụng cần tới sự chính xác cao, thí dụ như trong hệ thống định vị toàn cầu (GPS): Các thiết bị GPS nhận các tín hiệu do vệ tinh gửi và qua việc đo đếm thời gian di chuyển của tín hiệu, cho đến nay có thể xác định chính xác vị trí của một vật trên trái đất trong cự ly 10m. Các nhà khoa học tin rằng nếu lắp đồng hồ quang học lên các vệ tinh, họ có thể xác định vị trí của ai đó với sai số dưới 1 m! Sự chính xác trên có thể mở đường cho hàng loạt các ứng dụng quan trọng như lái xe tự động hay cất và hạ cánh máy bay tự động.

Đồng hồ quang học còn có thể giúp vệ tinh vẽ lại bản đồ các mỏm băng trên những ngọn núi và giám sát các khu vực hay xảy ra động đất. Cơ quan hàng không vũ trụ châu Âu đang cân nhắc việc lắp một chiếc đồng hồ quang học vào vệ tinh của chương trình quan sát vũ trụ. Chương trình có nhiệm vụ khám phá các phương thức sử dụng không gian cho hoạt động phát triển khoa học từ năm 2015 - 2025.

Giới khoa học thậm chí còn có nhiều kỳ vọng lớn hơn với loại đồng hồ này. Thí dụ họ cho rằng dùng loại đồng hồ này thực hiện các thử nghiệm về những định luật vật lý cơ bản, kết quả thu được có thể làm thay đổi những gì chúng ta đã biết về vật lý.

Cuộc đua chưa kết thúc

Trước khi đồng hồ quang học ra đời, đồng hồ nguyên tử đã được dùng làm cơ sở để đo đếm thời gian từ năm 1967. Loại đồng hồ này do Louis Essen, một nhà vật lý người Anh, tạo ra từ việc dùng vi sóng để đếm chu kỳ bức xạ của nguyên tử xezi (caesium). Một chu kỳ bức xạ là khoảng thời gian mà một nguyên tử xezi-113 chuyển từ mức năng lượng này sang mức năng lượng khác. Một giây tương đương với 9.192.631.770 chu kỳ.

Năm 1989, Steve Chu, Bộ trưởng Năng lượng hiện nay trong chính quyền Obama, đã cải tiến các công nghệ của đồng hồ nguyên tử và tạo ra các nền tảng cơ bản cho những chiếc đồng hồ nguyên tử siêu chính xác hiện nay.

Việc thế hệ đồng hồ quang học ra đời đã khiến Ủy ban đo lường quốc tế có trụ sở ở Sèvres, Paris, nơi định ra thời gian chung cho thế giới, phải lên kế hoạch thay thế các đồng hồ nguyên tử của họ bằng đồng hồ quang học vào năm 2020.