L'Ufficio Internazionale dei Pesi (BIPM) di Sèvres, vicino a Parigi, di solito calcolaora internazionale,
"Per sfruttare appieno gli orologi ottici in UTC, è importante migliorare i metodi di confronto degli orologi mondiali", spiega Gerard Petit, fisico del dipartimento del tempo BIPM.
Un orologio atomico è un dispositivo per misurare il tempo, inche utilizza le vibrazioni che si verificano a livello di atomi o molecole come standard. Il Sistema internazionale di unità definisce un secondo come 9 192 631 770 periodi di radiazione elettromagnetica derivanti dalla transizione tra due livelli dello stato fondamentale dell'atomo di cesio-133.
L'orologio atomico è essenziale nella navigazione. La determinazione della posizione di astronavi, satelliti, missili balistici, aeroplani, sottomarini, nonché il movimento delle auto in modalità automatica tramite comunicazioni satellitari (GPS, GLONASS, Galileo) sono impossibili senza un orologio atomico. Gli orologi atomici sono utilizzati anche nei sistemi di telecomunicazioni satellitari e terrestri, comprese le stazioni base per le comunicazioni mobili, gli uffici standard internazionali e nazionali e i servizi di precisione dell'ora, che trasmettono periodicamente segnali temporanei via radio.
Tuttavia, gli orologi atomici hanno le loro complessità:I moderni orologi atomici ottici, basati su laser che interagiscono con atomi ultrafreddi, forniscono una precisione molto maggiore rispetto alla comunicazione satellitare che li collega.
Vengono utilizzate antenne e un orologio su un array ottico. In alto a sinistra: antenna da 2,4 m installata presso INAF, Italia. In alto al centro: antenna da 2,4 m installata presso NICT, Giappone. In alto a destra: antenna da 34 m situata presso NICT, Giappone. In basso a sinistra: un orologio itterbio su reticolo ottico in funzione presso l'INRIM, Italia. In basso a destra: un orologio su un array ottico a base di stronzio situato presso NICT, Giappone. Credito: National Institute of Information and Communication Technology (NICT), ad eccezione dell'angolo inferiore sinistro. Credito: Istituto Nazionale di Medicina Metrologica (INRIM).
Nel nuovo studio, le sorgenti radio extragalattiche ad alta energia stanno sostituendo i satelliti come sorgenti di riferimento.Il gruppo di Sekido Mamoru al NICT ha sviluppato due radiotelescopi dedicati, uno schierato in Giappone e l'altro in Italia, per realizzare la connessione utilizzando l'interferometria a lunghissima linea di base (VLBI).Questi telescopi possono condurre osservazioni in un'ampia gamma di frequenze e antenne con un diametro di soli 2,4 metri consentonoper trasportarli.
«Vogliamo dimostrare che il VLBI a banda larga può essere uno strumento potente non solo nella geodesia e nell'astronomia, ma anche nella metrologia», spiegaSekido.
L'obiettivo della collaborazione era quello di collegare due orologi ottici in Italia e in Giappone, separati da una distanza di base di 8.700 km.Questo orologio carica centinaia di atomi ultrafreddi in un reticolo ottico, una trappola atomica creata con la luce laser.Nell'orologio vengono utilizzate diverse particelle atomiche: l'itterbio per gli orologi in INRIM e lo stronzio in NICT.Entrambi sono candidati per la futura sostituzione del secondo nel Sistema Internazionale di Unità di Misura (SI).
“Oggi è una nuova generazione di orologi otticispinge a rivedere la definizione del secondo. La strada verso la ridefinizione deve affrontare la sfida di confrontare gli orologi su scala globale e intercontinentale, con prestazioni migliori di quelle odierne ", ha affermato David Kalonico, capo della metrologia quantistica e delle nanotecnologie e coordinatore della ricerca presso l'INRIM.
La comunicazione è possibile osservando quasar distanti miliardi di anni luce: sorgenti radio alimentate da buchi neri con masse di milioni di masse solari, ma così lontane da poter essere considerate punti fissi nel cielo.I telescopi puntano verso la nuova stella ogni pochi minuti per compensare l'influenza dell'atmosfera.«Abbiamo osservato il segnale non dai satelliti, ma da sorgenti radio spaziali», ha commentato il progettoIdo Tetsuya, direttore dello Space Standards Laboratory e coordinatore della ricerca presso il NICT.
Oltre a migliorare il cronometraggio internazionale, tale infrastruttura apre anche nuovi modi per studiare la fisica fondamentale e la relatività generale, per studiare le variazioni nel campo gravitazionale terrestre o anche le variazioni nelle costanti fondamentali che sono alla base della fisica.
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