Jam nuklir semakin mendekati kenyataan berkat terobosan fisika baru

Jam nuklir lebih akurat daripada jam atom.

Jam nuklir dianggap jauh lebih canggih daripada jam atom, yang menentukan durasi satu detik melalui lonjakan energi pada elektron atom dan saat ini menjadi puncak penunjuk waktu.

Namun, para peneliti baru-baru ini mengembangkan teknik yang dapat meningkatkan presisi ini dengan memicu dan mengukur osilasi pada target yang bahkan lebih sulit: inti atom (inti adalah inti dari sebuah atom).

Cara kerja jam nuklir: Para ilmuwan mengukur frekuensi pulsa energi yang memengaruhi inti atom dengan menghitung panjang gelombang dalam sinyal UV. Panjang gelombang tersebut dapat menyebabkan transisi nuklir berosilasi pada frekuensi yang lebih tinggi, sehingga memungkinkan pencatatan waktu yang lebih akurat. Gambar: Institut Nasional Standar dan Teknologi

Untuk jam nuklir, para ilmuwan menggunakan sinar ultraviolet untuk mengeksitasi inti atom thorium-229 dalam kristal padat. Mereka kemudian mengukur frekuensi pulsa energi yang mengenai inti atom—setara dengan bandul pada jam konvensional—dan menghitung panjang gelombang sinar UV menggunakan alat yang disebut sisir frekuensi optik.

Menghasilkan lonjakan energi dalam inti atom membutuhkan sinyal frekuensi yang jauh lebih tinggi daripada yang digunakan untuk jam atom. Dengan lebih banyak siklus gelombang per detik, metode ini diharapkan dapat memberikan pengukuran waktu yang lebih presisi.

Meskipun jam nuklir masih dalam tahap pengembangan, mereka menyadari bahwa jam nuklir tidak hanya dapat mengubah pencatatan waktu tetapi juga penelitian fisika, bahkan memengaruhi cara ilmuwan mempelajari struktur alam semesta.

Prototipe tersebut sudah seakurat jam atom, dan versi mendatang diharapkan akan lebih akurat dan stabil, menurut penelitian yang diterbitkan pada tanggal 4 September di jurnal Nature.

"Ada beberapa faktor yang dapat kita manfaatkan untuk meningkatkan akurasi," kata penulis utama studi tersebut, Chuankun Zhang, seorang mahasiswa pascasarjana di JILA, sebuah pusat penelitian yang didanai oleh University of Colorado Boulder dan National Institute of Standards and Technology.

Revolusi Fisika?

Sebagaimana diketahui, akurasi jam atom jauh lebih tinggi daripada jam konvensional. Selama beberapa dekade, jam atom telah digunakan dalam teknologi GPS untuk eksplorasi ruang angkasa dan pencatatan waktu internasional.

Selain itu, ketepatan dan stabilitas jam atom telah memberi ilmuwan alat penting untuk mempelajari gempa bumi, medan gravitasi, dan ruang-waktu.

Agar jam nuklir bekerja, para ilmuwan menggunakan sinar ultraviolet untuk mengeksitasi inti atom torium-229. Foto: JILA

Namun, jam atom juga rentan tidak sinkron. Interferensi elektromagnetik dapat mengganggu elektron yang tereksitasi dan memengaruhi akurasi waktu, kata Zhang.

Bidang-bidang ini kemungkinan besar akan “didorong,” kata Dr. Olga Kocharovskaya, profesor emeritus fisika di Texas A&M University, yang tidak terlibat dalam penelitian tersebut.

Jam nuklir tidak hanya lebih akurat, tambahnya, tetapi juga lebih sederhana dan lebih portabel, karena tidak seperti jam atom, jam nuklir tidak memerlukan kondisi vakum tinggi, pendinginan ekstrem, atau perlindungan dari gangguan magnetik dan listrik.

Menurut para ilmuwan, meskipun masih banyak faktor yang perlu dicapai sebelum jam nuklir melampaui kinerja jam atom atau menggantikannya, temuan ini menunjukkan bahwa waktu itu tidak lama lagi.

Ha Trang (menurut CNN)

Sumber: https://www.congluan.vn/dong-ho-hat-nhan-den-gan-thuc-te-nho-nhung-dot-pha-vat-ly-moi-post312059.html