Forestil dig et ur, der i dag kun taber eller vinder et sekund på tre milliarder år.
Så taler vi præcision.
- Fysikerne har sådan et ur, og det bliver i fremtiden ultra meget mere præcist, siger Jan Thomsen, lektor i fysik på Niels Bohr Instiutet ved Københavns Universitet.
Nedkølede atomer
Ved brug af moderne kvanteoptiske metoder er det muligt at anvende kolde atomer som ultra-præcise penduler i såkaldte atomure.
Atomer nedkølet til meget lave temperaturer med laserlys og anbragt i optiske fælder danner basis for de mest præcise målinger, der nogensinde er foretaget i naturvidenskaben.
Man benytter viden om atomerne og deres opbygning til at bygge uret.
Atomer er ens inden for hver grundstofsgruppe
Ved universets fødsel blev fundamentet for alle universitets grundstoffer skabt. Atomerne i enhver grundstofsgruppe er fuldstændig ens i deres opbygning og karakteristik.
Ethvert cæsium-atom (Cs) har det samme antal protoner og elektroner, 55. Tilsvarende vil et strontium-atom (Sr) altid have 38 protoner og 38 elektroner.
Så tager man et strontium-atom fra et eller andet sted på Jorden og sammenligner det med et atom fra et andet sted, så vil det de være fuldstændig ens.
Kvantemekanisk hjerte i et atomur
Hvis du forestiller dig elektronens bane omkring atomets kerne som en slags pendul, så har man faktisk essensen af det kvantemekaniske hjerte i et atomurværk.
I dag bruger forskerne cæsium-atomet som definition for et sekund. Det har en frekvens på cirka 9 gigahertz.
Det vil sige, at elektronen svinger frem og tilbage ni milliarder gange på et sekund. Eller man kan sige, at elektronens svingninger er ni milliarder pendulsving.
Ultra meget mere præcise ure på vej
Ved at tælle de forskellige cyklusser, som elektronen gør sig over et sekund, kan man inddele tiden i meget små størrelser og derved måle tiden meget præcist.
I dag arbejder forskerne med nye og meget hurtige elektroner, der svinger med en frekvens på 1 million gang hurtige end cæsium-atomet. Med andre ord deler nye ure sekundet op i bidder, der er en million gange mindre end cæsium-atomet.
- Det svarer til at gå fra tidsskridt med uger til tidsskridt af sekunder, siger Jan Thomsen, lektor i fysik ved Niels Bohr Institutet.