Optické hodiny v NIST, USA. Zdroj: NIST
Jednotka sekunda, základ nášho chápania času, prechádza v súčasnosti fázou príprav na revolučnú redefíníciu. Hoci je naša súčasná definícia založená na presnej číselnej hodnote nerušenej frekvencie hyperjemného prechodu atómu cézia-133 mimoriadne presná, vedecký pokrok ju už prekonáva. Očakáva sa, že nová definícia, založená na optických atómových hodinách, bude oficiálne prijatá približne v roku 2030.
Prečo musíme zmeniť definíciu sekundy?
Hlavným dôvodom zmeny je nástup optických atómových hodín. Tieto zariadenia
sú až 100-krát presnejšie než céziové hodiny, pričom tie najlepšie by sa odchýlili len o jednu sekundu za desiatky miliárd rokov. Optické hodiny dosahujú vyššiu presnosť tým, že využívajú prechody v atómoch (napríklad stroncium alebo ytérbium) vo viditeľnom spektre svetla. Tieto optické frekvencie sú rádovo vyššie ako mikrovlnná frekvencia cézia, čo umožňuje meranie času s oveľa jemnejším rozlíšením.
Tento posun nie je dôležitý len pre fyziku, ale aj pre technológiu. Vyššia presnosť je kľúčová pre globálne navigačné systémy (GPS), telekomunikácie, a tiež pre mimoriadne citlivé testy fundamentálnych fyzikálnych zákonov.
Cesta k novej definícii
Proces redefinovania sekundy riadi Medzinárodný úrad pre váhy a miery (BIPM). Oficiálne prijatie zmeny sa očakáva na Generálnej konferencii pre váhy a miery (CGPM) okolo roku 2030. Predtým musia vedci splniť tri hlavné kritériá:
- Presnosť: Je potrebné, aby optické hodiny v rôznych laboratóriách dosiahli konzistentnú neistotu na úrovni 10^-17 až 10^-18.
- Nadväznosť: Musí byť zabezpečená možnosť spoľahlivého porovnávania času medzi rôznymi optickými hodinami po celom svete (napríklad pomocou optických vlákien alebo satelitov).
- Kontinuita: Nová definícia musí byť navrhnutá tak, aby dĺžka novej sekundy bola prakticky identická s dĺžkou tej súčasnej, čím sa zabezpečí plynulý prechod a nedôjde k žiadnym zmenám v každodennom živote.
Hoci ešte nebol vybraný konkrétny atóm pre novú definíciu (medzi kandidátmi sú stroncium-87, ytérbium-171 a ión hliníka), samotná zmena bude znamenať, že sekunda bude prvýkrát definovaná na základe frekvencie optického prechodu. V konečnom dôsledku budúca sekunda posilní SI sústavu a umožní technologický rozvoj, ktorý by so súčasným etalónom času už nebol možný.