Lo stronzio nell'orologio più preciso del mondo
Il 17 febbraio un team di fisici finanziato dall'UE in Polonia ha annunciato il completamento di un essenziale passo avanti verso l'assemblaggio di uno degli orologi più precisi al mondo. È stato appena messo in funzione l'ultimo dei tre componenti chiave di questo orologio: uno standard di frequenza atomico basato su atomi freddi di stronzio. Gli scienziati prevedono di montare l'orologio entro la fine dell'anno. Il progetto per la costruzione dell'orologio atomico ottico polacco è stato lanciato due anni fa nel più ampio quadro del Laboratorio nazionale di fisica atomica, molecolare e ottica (KL FAMO), che è parte del Laboratorio nazionale polacco di tecnologie quantistiche (NLTK). Il NLTK è un consorzio delle principali organizzazioni scientifiche polacche che svolge ricerca nel campo delle tecnologie quantistiche. Sebbene il progetto per la costruzione dell'orologio sia finanziato dal Ministero della scienza e dell'istruzione superiore polacco, il Fondo europeo per lo sviluppo regionale contribuisce al finanziamento del progetto NLTK in quanto parte del Programma operativo "Economia innovativa 2007-2013". Gruppi di scienziati di tutto il paese sono coinvolti in questo ambizioso progetto collaborativo. Si prevede che il dispositivo che stanno sviluppando supererà il rendimento dei più avanzati orologi al cesio attualmente in uso di ben due ordini di grandezza. Gli orologi sono basati su fenomeni fisici periodici che forniscono una frequenza standard - un risonatore con un cristallo di quarzo oscillante, per esempio, nel caso di un orologio da polso. "Gli orologi atomici comunemente usati impiegano una transizione elettronica tra livelli di energia negli atomi di cesio," commenta il team, spiegando che il progetto polacco ha optato per un metodo diverso. "I fisici di Cracovia ... hanno costruito uno standard basato su atomi di stronzio, nel quale le transizioni elettroniche tra livelli di energia atomica richiedono l'assorbimento e l'emissione di radiazioni elettromagnetiche di una frequenza molto più alta rispetto a quanto avviene nel cesio. La frequenza risiede nella gamma ottica (da qui l'aggettivo "ottico" nel nome dell'orologio)." Una frequenza più alta si traduce in unità di misura più piccole e quindi in un grado maggiore di precisione. Gli orologi ultra precisi sono usati, tra le altre cose, per definire il secondo standard, un valore che è centrale per tutte le applicazioni di misurazione del tempo. Molti dei sistemi su cui di basa la società, come le telecomunicazioni moderne e i sistemi di navigazione, richiedono un alto grado di precisione. Ma ci sono altre applicazioni. Per esempio, la capacità di misurare il tempo in modo molto accurato è alla base di una serie di attività di ricerca sulle proprietà fondamentali della realtà. "L'orologio polacco avrà una precisione di un secondo in diverse dozzine di milioni di anni, che è un periodo diverse volte più lungo di quello trascorso dal Big Bang. Dispositivi di misurazione del tempo così precisi si possono trovare oggi solo in pochi centri di ricerca al mondo," dice il professor Wojciech Gawlik del Dipartimento di fotonica dell'Istituto di fisica presso l'Università Jagellonica di Cracovia. Il professor Gawlik coordina il team di scienziati che ha costruito lo standard della frequenza atomico. Lo standard sarà alla fine consegnato al KL FAMO a Torun, dove sarà montato l'orologio. Gli altri due componenti chiave dell'orologio sono un pettine ottico e un laser ultra preciso, sviluppati rispettivamente da team guidati da scienziati dell'Università di Varsavia e dell'Università Nicolaus Copernicus. Commentando il loro ultimo risultato, i ricercatori spiegano che il ruolo dello standard atomico è quello di stabilizzare la frequenza del laser. "Le vibrazioni del campo elettrico di un raggio di luce emesso dal laser ... saranno contate come unità elementari di tempo, visto che ricorrono con grande precisione. La frequenza però è così alta che i sistemi elettronici non sarebbero in grado di tenere il conto delle oscillazioni. Questo viene fatto invece con l'aiuto di un pettine di frequenza, "una serie di numerose onde di luce con frequenze strette ed equidistanti. Il pettine, generato da un laser che emette impulsi di luce ultra brevi, permette un trasferimento sincronico e senza errori di oscillazioni atomiche standard in una gamma di onde a radio frequenza - le onde radio si possono contare elettronicamente." "Il nostro standard atomico a base di atomi di stronzio è il terzo e ultimo pezzo del puzzle. Tra diversi mesi, dopo i test e dopo il trasporto a Torun, saremo in grado di cominciare a mettere insieme l'orologio," osserva il professor Gawlik. Il completamento dell'orologio segnerà un'altra pietra miliare per gli eredi di Copernico, nella sua città natale.Per maggiori informazioni, visitare: Laboratorio nazionale di tecnologie quantistiche, Polonia (in polacco): http://nltk.fuw.edu.pl(si apre in una nuova finestra) Dipartimento di fotonica, Università Jagellonica: http://www.if.uj.edu.pl/pl/ZF/index.php?name=main&l=en(si apre in una nuova finestra) Laboratorio nazionale di fisica atomica, molecolare e ottica (KL FAMO), Polonia: http://www.fizyka.umk.pl/famo_en/(si apre in una nuova finestra) Ultrafast Phenomena Lab, Università di Varsavia: http://ultrafast.fuw.edu.pl(si apre in una nuova finestra) Fondo europeo di sviluppo regionale (FESR): http://ec.europa.eu/regional_policy/funds/feder/index_it.htm(si apre in una nuova finestra)
Paesi
Polonia