Spaccare il picosecondo

Orologi atomici di nuova generazione sono stati sviluppati presso il National Institute of Standards and Technology (Nist), in una collaborazione internazionale in cui figura anche Luca Lorini dell’Istituto Nazionale di Ricerca Metrologica (Inrim) di Torino. La ricerca, apparsa su Science, ha evidenziato la possibilità di misurare frequenze, e quindi tempi, con 17 cifre significative, raggiungendo una precisione mai ottenuta finora. I due nuovi orologi atomici si basano su atomi di mercurio e alluminio. Il primo sistema era già stato presentato nel 2000, ma nella versione attuale risulta decisamente migliorato; il meccanismo basato sull’alluminio rappresenta invece un sistema completamente nuovo.

Entrambi gli orologi atomici si basano sulle precisissime vibrazioni degli ioni (atomi elettricamente carichi) presenti al loro interno. I ricercatori hanno calcolato che entrambi i sistemi dovrebbero ‘perdere’ meno di un secondo in mille miliardi di anni. In particolare, l’orologio ad alluminio è risultato non sensibile ai campi elettromagnetici esterni e alla temperatura, il che lo rende particolarmente interessante, come evidenzia Till Rosenband, il fisico che ha condotto la ricerca su questo nuovo sistema.

Questi orologi atomici ad altissima precisione hanno molte applicazioni, non solo per sincronizzare reti di telecomunicazioni e altri sistemi planetari e spaziali, quali sistemi di navigazione e posizionamento satellitare, ma anche per rideterminare costanti fisiche fondamentali, e valutarne l’eventuale cambiamento nel tempo. Questi studi, come sottolinea Jim Bergquist, il fisico del Nist che ha messo a punto l’orologio a mercurio, oltre a rappresentare argomenti di grande interesse per la scienza, potranno portare a modificare i modelli con cui attualmente descriviamo il cosmo. (m.f.)