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Dov'è il miglior orologio dell'universo?
Le pulsar sono stelle di neutroni rotanti che producono scoppi altamente periodici di onde radio. I segnali delle pulsar sono così accurati che quando sono stati scoperti, gli astronomi hanno creduto seriamente all'idea che fossero la prova di vita intelligente in altre parti dell'Universo perché non erano eguagliati da qualsiasi cosa i fisici potessero fare sulla Terra. Ciò ha portato alla convinzione diffusa che le pulsar siano gli orologi più precisi dell'Universo.
40 anni dopo, gli astronomi devono ancora capire esattamente come le pulsar generino segnali così precisi. Ma i fisici, d'altra parte, hanno lavorato duramente per trovare i propri modi per migliorare le prestazioni delle pulsar.
Oggi, John Hartnett e Andre Luiten dell'Università dell'Australia occidentale si chiedono se gli orologi legati alla Terra abbiano usurpato i loro rivali astrofisici come i migliori orologi dell'Universo.
A prima vista, la risposta è abbastanza chiara per chiunque abbia seguito gli incredibili progressi dell'ottica quantistica negli ultimi anni.
La precisione e la stabilità degli orologi terrestri sono migliorate di oltre un ordine di grandezza, in media, in ogni decennio negli ultimi 60 anni, affermano Hartnett e Luiten. Oggi, i migliori orologi atomici neutri a reticolo ottico e orologi a ioni intrappolati hanno una stabilità di frequenza che si avvicina a una parte su 10^17.
Al contrario, poiché sono state scoperte più pulsar, la loro stabilità temporale è migliorata di meno di un ordine di grandezza negli ultimi 20 anni. Le migliori pulsar al millisecondo hanno una stabilità di una sola parte in 10^15 al massimo.
Ciò significa che gli orologi terrestri possono essere giustamente incoronati i migliori orologi dell'Universo, affermano Hartnett e Luiten.
È impressionante, ma c'è un altro problema da considerare prima che i fisici nei laboratori di ottica quantistica possano iniziare a stappare i tappi di champagne. Questa è la questione della stabilità a lungo termine.
Va benissimo costruire un orologio in grado di superare le pulsar per alcuni mesi o anni, ma provarlo per un periodo di tempo significativamente più lungo, diciamo secoli o millenni, e tutta una serie di altri problemi sollevano la testa. I creatori del Orologio del lungo adesso hanno già studiato questo problema. Ti hanno chiesto come puoi garantire un'alimentazione stabile in un periodo del genere? Come si conservano i pezzi di ricambio o ci si assicura che le conoscenze per effettuare una riparazione sopravvivano? Puoi anche contare sulla sopravvivenza della razza umana in questi periodi?
Le risposte a queste domande suggeriscono che sarà molto difficile far funzionare un orologio da polso per non parlare di un orologio a ioni intrappolati su questa scala temporale. Eppure tra migliaia di anni le pulsar continueranno a produrre il loro battito cardiaco regolare.
Gli orologi terrestri potrebbero essere in grado di superare le pulsar su scale temporali umane, ma farlo su scale temporali significativamente più lunghe è un'altra sfida. Gli orologi terrestri potrebbero aver rubato la corona per ora. Mantenerlo sarà molto più difficile.
Rif: arxiv.org/abs/1004.0115 : Un confronto tra standard di frequenza astrofisici e terrestri: quali sono i migliori orologi?