211service.com
Var är den bästa klockan i universum?
Pulsarer är roterande neutronstjärnor som producerar mycket periodiska skurar av radiovågor. Så exakta är pulsarsignaler att när de upptäcktes gav astronomer seriöst tilltro till idén att de var bevis på intelligent liv någon annanstans i universum eftersom de var oöverträffade av allt fysiker kunde göra på jorden. Detta har lett till den utbredda uppfattningen att pulsarer är de mest exakta klockorna i universum.
40 år senare har astronomer ännu inte räknat ut exakt hur pulsarer genererar så exakta signaler. Men fysiker å andra sidan har arbetat hårt för att hitta sina egna sätt att förbättra prestanda hos pulsarer.
Idag frågar John Hartnett och Andre Luiten vid University of Western Australia om jordbundna klockor har tillskansat sig sina astrofysiska rivaler som de bästa klockorna i universum.
På ytan är svaret ganska tydligt för alla som har följt de fantastiska framstegen inom kvantoptik under de senaste åren.
Noggrannheten och stabiliteten hos terrestra klockor har förbättrats mer än en storleksordning, i genomsnitt, under varje decennium under de senaste 60 åren, säger Hartnett och Luiten. Idag har de bästa neutrala atomklockorna med optisk gitter och fångade jonklockor en frekvensstabilitet som närmar sig en del på 10^17.
Däremot, när fler pulsarer har upptäckts, har deras tidsstabilitet förbättrats med mindre än en storleksordning under de senaste 20 åren. De bästa millisekundspulsarerna har en stabilitet på endast en del i 10^15 i bästa fall.
Det betyder att jordbundna klockor med rätta kan krönas till de bästa klockorna i universum, säger Hartnett och Luiten.
Det är imponerande men det finns en annan fråga att överväga innan fysiker i kvantoptiklaboratorier kan börja spränga champagnekorkar. Detta är frågan om långsiktig stabilitet.
Det är mycket bra att bygga en klocka som kan överträffa pulsarer under några månader eller år, men prova den under en betydligt längre tid, säg århundraden eller årtusenden, och en hel mängd andra problem lyfter deras huvuden. Skaparna av Det långa nuets klocka har redan studerat denna fråga. De har frågat hur du kan garantera en stabil strömförsörjning under en sådan period? Hur förvarar du reservdelar eller säkerställer att kunskapen för att utföra en reparation överlever? Kan du ens lita på mänsklighetens överlevnad under dessa perioder?
Svaren på dessa frågor tyder på att det kommer att vara mycket svårt att köra ett armbandsur än mindre en fångade jonklocka över denna tidsskala. Och ändå om tusentals år kommer pulsarer fortfarande att producera sina vanliga hjärtslag.
Jordbundna klockor kan kanske överträffa pulsarer över mänskliga tidsskalor, men att göra det över betydligt längre tidsskalor är en annan utmaning helt och hållet. Jordbundna klockor kan ha stulit kronan för tillfället. Att behålla det blir mycket svårare.
Ref: arxiv.org/abs/1004.0115 : En jämförelse mellan astrofysiska och terrestra frekvensstandarder: Vilka är de bästa klockorna?