211service.com
Hvor er det bedste ur i universet?
Pulsarer er roterende neutronstjerner, der producerer meget periodiske udbrud af radiobølger. Så nøjagtige er pulsarsignaler, at da de blev opdaget, gav astronomerne seriøs tiltro til ideen om, at de var beviser på intelligent liv andre steder i universet, fordi de var uovertruffen af noget, fysikere kunne lave på Jorden. Dette har ført til den udbredte tro på, at pulsarer er de mest nøjagtige ure i universet.
40 år senere har astronomerne endnu ikke fundet ud af præcis, hvordan pulsarer genererer så nøjagtige signaler. Men fysikere på den anden side har arbejdet hårdt på at finde deres egne måder at forbedre ydeevnen af pulsarer.
I dag spørger John Hartnett og Andre Luiten ved University of Western Australia, om jordbundne ur har tilranet sig deres astrofysiske rivaler som de bedste ure i universet.
Umiddelbart er svaret ret klart for enhver, der har fulgt de fantastiske fremskridt inden for kvanteoptik i de sidste par år.
Nøjagtigheden og stabiliteten af jordiske ure er forbedret mere end en størrelsesorden i gennemsnit i hvert årti i løbet af de sidste 60 år, siger Hartnett og Luiten. I dag har de bedste optiske gitter-neutrale atomure og fangede ion-ure en frekvensstabilitet, der nærmer sig en del i 10^17.
I modsætning hertil, efterhånden som flere pulsarer er blevet opdaget, er deres timingstabilitet forbedret med mindre end en størrelsesorden i de sidste 20 år. De bedste millisekundpulsarer har en stabilitet på kun én del i 10^15 i bedste fald.
Det betyder, at jordiske ure med rette kan blive kronet som de bedste ure i universet, siger Hartnett og Luiten.
Det er imponerende, men der er et andet spørgsmål at overveje, før fysikere i kvanteoptiklaboratorier kan begynde at sprænge champagnepropper. Dette er spørgsmålet om langsigtet stabilitet.
Det er alt sammen meget godt at bygge et ur, der kan udkonkurrere pulsarer i et par måneder eller år, men prøv det i en betydelig længere periode, f.eks. århundreder eller årtusinder, og en lang række andre problemer rejser deres hoveder. Skaberne af Ur af det lange nu har allerede undersøgt dette spørgsmål. De har spurgt, hvordan du kan garantere en stabil strømforsyning i en sådan periode? Hvordan opbevarer du reservedele eller sikrer, at viden til at udføre en reparation overlever? Kan du overhovedet stole på menneskehedens overlevelse i disse perioder?
Svarene på disse spørgsmål tyder på, at det vil være meget svært at køre et armbåndsur endsige et fanget ion-ur over denne tidsskala. Og alligevel vil pulsarer om tusinder af år stadig producere deres regelmæssige hjerteslag.
Jordbundne ure kan muligvis udkonkurrere pulsarer over menneskelige tidsskalaer, men at gøre det over væsentligt længere tidsskalaer er en anden udfordring helt. Terrestriske ure kan have stjålet kronen for nu. At holde det bliver meget sværere.
Ref: arxiv.org/abs/1004.0115 : En sammenligning af astrofysiske og terrestriske frekvensstandarder: Hvilke ure er de bedste?