Sono gli strumenti attualmente più precisi che abbiamo a disposizione per misurare il tempo: lo scandiscono basandosi sulla frequenza di risonanza degli atomi (i più usati sono quelli di cesio), ovvero, più tecnicamente, sui cicli di radiazione corrispondenti alla transizione tra due livelli energetici diversi dello stesso atomo. Parliamo, naturalmente, degli orologi atomici, dispositivi così accurati da essere usati non solo per misurare tempi e frequenze, ma anche per definire, a cascata, altre grandezze fisiche come il volt e il metro. Il cui funzionamento è però tanto perfetto sulla Terra quanto soggetto a errori nello Spazio, a causa dell’interferenza dei raggi cosmici. Un problema che potrebbe presto essere superato: gli autori di uno studio appena pubblicato sulle pagine della rivista Nature Communications hanno infatti presentato il prototipo di un nuovo orologio atomico che lavora con atomi “freddi” e che è in grado di funzionare con estrema precisione anche nello Spazio. Potrà essere utilizzato per migliorare la precisione degli esperimenti condotti in orbita e per mettere alla prova i principi fondamentali della fisica.
Come già accennato, le “lancette” di un orologio atomico sono i livelli di energia di un atomo, le cui transizioni avvengono in cicli estremamente precisi e regolari. La differenza tra questi livelli di energia, attualmente, si può misurare molto precisamente in laboratorio, usando dei laser; gli orologi atomici che operano sulla Terra sono particolarmente affidabili perché molto stabili rispetto a perturbazioni esterne, anche piccole. Altro discorso, invece, vale per lo Spazio, dove i raggi cosmici, non essendo schermati dall’atmosfera terrestre, sono molto più violenti e, a lungo termine, interferiscono con gli orologi atomici inficiandone la precisione.
Per superare questo problema, un team di esperti coordinato da Liang Liu, dello Shanghai Institute of Optics and Fine Mechanics alla Chinese Academy of Sciences di Shanghai, in Cina, hanno messo a punto un nuovo prototipo di orologio atomico, che funziona con atomi superfreddi – e dunque meno sensibili alle perturbazioni esterne rispetto a quelli che si trovano in condizioni di temperatura ambiente – di rubidio. Il dispositivo è stato testato in condizioni di microgravità e di bombardamento di radiazioni, per ricreare uno scenario simile a quello che si avrebbe in orbita, e si è rivelato in grado di misurare il tempo con una precisione di tre parti su dieci bilioni. Ora non resta che farlo decollare per davvero, per verificare che le performance in situ siano effettivamente le stesse.
Riferimenti: Nature Communications doi:10.1038/s41467-018-05219-z
