Ai fisici non bastano i normali orologi atomici al cesio. Vogliono una precisione superiore per misurare le costanti fondamentali dell’Universo con più accuratezza. Un laser che intrappola atomi di stronzio in un reticolo di luce potrebbe essere la soluzione
Sembra diffcile immaginare una precisione migliore di quella di un orologio che perde solo un secondo ogni 60 milioni di anni. Eppure gli orologi atomici convenzionali, a base di ioni di cesio, potrebbero essere presto rimpiazzati da orologi che usano reticoli di atomi di stronzio per scandire il tempo.
Questi orologi migliorerebbero la precisione dei GPS (Global Positioning System) e permetterebbero di effettuare nuove misure delle costanti fondamentali che governano dell’Universo.
Gli orologi atomici attuali scattano ogni volta che gli elettroni in uno ione di cesio oscillano tra due stati energetici. Malgrado gli ioni di cesio passino tra questi stati — si dice che entrano in risonanza —9 192 631 770 volte al secondo, i fisici vorrebbero trovare un elemento ancora più rapido con il quale costruire orologi ancora più precisi. Gli atomi di stronzio oscillano tra i diversi stati energetici più di 1000 volte più velocemente, ma finora gli orologi a stronzio sono rimasti indietro rispetto ai loro simili al cesio a causa della difficoltà di misurare queste oscillazioni ad alta frequenza.
Ora Jun Ye dell’Università di Boulder in Colorado (USA) e i ricercatori del National Institute of Standards and Technology hanno costruito un orologio allo stronzio con la stessa precisione dei migliori orologi al cesio (“Science”, vol 314, p. 1430). Hanno usato raggi laser per creare un reticolo di onde elettromagnetiche che intrappolano gli atomi di stronzio. Poi hanno illuminato il reticolo con una sonda laser separata, regolando la sua frequenza fino a che è entrato in risonanza, cioè quando la sua frequenza è diventata uguale a quella dell’oscillazione degli atomi di stronzio. La risonanza del laser può essere misurata e fornire così una misura del tempo.
Nel 2005 un gruppo di ricercatori giapponesi costruì un orologio atomico allo stronzio basato sullo stesso principio, ma con un margine di errore di 27 hertz nella misura della frequenza. Usando dei laser più stabili, che mantengono il reticolo ottico più rigido in modo da evitare che gli atomi di stronzio si muovano e che il segnale diventi confuso, Ye ha ottenuto un margine di errore di soli 1,8 hertz.
“Alla fine il cesio andrà fuori moda,” dice Ye, che è convinto che ulteriori miglioramenti della stabilità del suo laser consentiranno allo stronzio di conquistare la pole position.
Celeste Biever
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