International Bureau of Weights and Measures (BIPM) i Sèvres nära Paris beräknar vanligtvis internationell tid,
"För att dra full nytta av optiska klockor i UTC är det viktigt att förbättra metoderna för att jämföra världsklockor", förklarar Gerard Petit, fysiker vid BIPM-tidsavdelningen.
En atomklocka är en anordning för att mäta tid, insom använder vibrationer som förekommer vid atomer eller molekyler som standard. Det internationella systemet för enheter definierar en sekund som 9 192 631 770 perioder av elektromagnetisk strålning som uppstår till följd av övergången mellan två nivåer av cesium-133-atomens grundtillstånd.
Atomklockan är avgörande för navigering. Det är omöjligt att bestämma positionen för rymdskepp, satelliter, ballistiska missiler, flygplan, ubåtar, såväl som förflyttning av bilar i automatiskt läge via satellitkommunikation (GPS, GLONASS, Galileo). Atomklockor används också i satellit- och markbundna telekommunikationssystem, inklusive basstationer för mobilkommunikation, internationella och nationella standardbyråer och precisionstidstjänster, som regelbundet sänder tillfälliga signaler via radio.
Emellertid har atomur sina egna komplexiteter -moderna optiska atomur, som är baserade på lasrar som interagerar med ultrakolda atomer, ger mycket större noggrannhet än satellitkommunikationen som länkar dem.
Antenner och klockor på en optisk grupp används. Överst till vänster: 2,4 m antenn installerad i INAF, Italien. Övre mitten: 2,4 m antenn installerad i NICT, Japan. Överst till höger: 34 m antenn vid NICT, Japan. Nederst till vänster: En ytterbiumklocka på ett optiskt galler som arbetar i INRIM, Italien. Längst ner till höger: En klocka på en strontiumbaserad optisk grupp i NICT, Japan. Kredit: National Institute of Information and Communication Technology (NICT), förutom det nedre vänstra hörnet. Kredit: National Institute of Metrological Medicine (INRIM).
I en ny studie, högenergiextragalaktiska radiokällor ersätter satelliter som källor för referenssignaler. Sekido Mamorus grupp på NICT har utvecklat två speciella radioteleskop, ett utplacerat i Japan och det andra i Italien, för att implementera anslutningen med hjälp av Very-long-baseline interferometry (VLBI). Dessa teleskop kan observera ett brett spektrum av frekvenser, och antenner med en diameter på endast 2,4 meter gör att de kan bäras.
"Vi vill visa att bredbands-VLBI kan bli ett kraftfullt verktyg inte bara inom geodesi och astronomi, utan även inom metrologi", förklarar Sekido.
Målet med samarbetet var att knyta ihop de tvåoptiska klockor i Italien och Japan, åtskilda av ett basavstånd på 8700 km. Dessa klockor laddar hundratals ultrakalla atomer i ett optiskt gitter, en atomfälla skapad med laserljus. Klockorna använder olika atompartiklar: ytterbium för klockorna i INRIM och strontium i NICT. Båda är kandidater för en framtida omdefiniering av tvåan i International System of Units (SI).
”Idag är en ny generation av optiska klockordriver för att ändra definitionen av den andra. Vägen till omdefiniering måste möta utmaningen att jämföra klockor i en global, interkontinental skala med bättre prestanda än idag, säger David Kalonico, chef för kvantmetrologi och nanoteknik och forskningskoordinator på INRIM.
Kommunikation är möjlig genom att observera kvasarer påmiljarder ljusår bort: radiokällor som drivs av svarta hål med en massa på miljoner solmassor, men så långt borta att de kan betraktas som fasta punkter på himlen. Teleskop siktar på den nya stjärnan med några minuters mellanrum för att kompensera för atmosfärens påverkan. "Vi observerade signalen inte från satelliter, utan från rymdradiokällor", kommenterade Ido Tetsuya, chef för Space Standards Laboratory och forskningskoordinator vid NICT, om projektet.
Förutom att förbättra internationell timing,sådan infrastruktur öppnar också för nya sätt att studera fundamental fysik och allmän relativitet, studera variationer i jordens gravitationsfält eller till och med variationer i de fundamentala konstanterna som ligger bakom fysiken.
Läs också
På sjukdagens dag 3 förlorar de flesta COVID-19-patienter luktkänslan och lider ofta av en rinnande näsa
Se närmaste bilder på solens yta
Doomsday-glaciären visade sig vara farligare än forskare trodde. Vi berättar det viktigaste