Oggi si può calcolare l’ora esatta con l’incertezza di un secondo in sedici miliardi di anni. Tanti ne sono passati dal momento del Big Bang. Questa super precisione si è ottenuta con l’utilizzo, a partire dagli anni ’60, degli orologi atomici.
“Misurare il tempo vuol dire in realtà misurare la frequenza di un fenomeno ciclico”, spiega Paolo De Natale, direttore dell’Istituto nazionale di ottica (Ino) del Cnr. “In passato si osservava l’alternarsi del sorgere e tramontare del sole, oppure il movimento del pendolo. Oggi per misure di alta precisione gli orologi atomici utilizzano atomi eccitati da un laser a luce visibile o ultravioletta, che possono compiere anche un milione di miliardi di cicli in un solo secondo. In pratica, quella che viene misurata è la frequenza della luce laser assorbita dagli atomi che, per avere misure sempre più precise, vengono raffreddati fino a temperature vicino allo zero assoluto, circa un micro Kelvin”.
Un team di fisici giapponesi coordinato da Hidetoshi Katori ha appena realizzato l’orologio atomico con la precisione più alta di sempre. “Perde solo un secondo in sedici miliardi di anni”, precisa Pasquale Maddaloni, ricercatore dell’Ino-Cnr della sezione di Napoli. “Il dispositivo in questione, basato su atomi ultra-freddi di stronzio, confinati in un reticolo di fasci laser, si è rivelato circa 1.000 volte più preciso degli orologi atomici attualmente in uso per la definizione del secondo, le cosiddette fontane di cesio. I 'tick’ dell’orologio, circa un milione di miliardi in un secondo, vengono contati illuminando gli atomi in un campo di luce laser rossa estremamente stabile”.
Le conseguenze di queste misure super precise sono numerose e d’interesse per tutti. “Questo risultato straordinario accelererà senz’altro la corsa verso una nuova definizione internazionale del secondo”, continua Maddaloni. “Inoltre, orologi con un tale livello di accuratezza potrebbero a breve dischiudere nuovi orizzonti scientifici. In particolare, in virtù della dilatazione temporale indotta dalla gravità, prevista dalla teoria della Relatività generale di Einstein, essi dovrebbero consentire la misura di minuscole fluttuazioni nella gravità terrestre. E questo potrebbe, ad esempio, aiutare i geologi a decifrare e addirittura a predire alcuni processi sotterranei (movimenti tellurici, flussi di lava…) che danno poi vita a eventi catastrofici come terremoti ed eruzioni vulcaniche”.
In Italia l’Istituto nazionale di ricerca metrologica è l’ente di ricerca che sta sviluppando nuovi orologi atomici da utilizzare come standard di frequenza nazionali e sta anche disseminando tali segnali con una nuova rete in fibra ottica, in collaborazione con altre strutture di ricerca, tra cui il Cnr.
Fonte: Paolo De Natale, Istituto nazionale di ottica del Cnr di Firenze, tel. 055/2308250 , email paolo.denatale@ino.it - Pasquale Maddaloni, Istituto nazianale di ottica del Cnr, Firenze , email pasquale.maddaloni@ino.it -
