Penjaga waktu terbaik saat ini—jam atom—bekerja berdasarkan vibrasi kuantum sebuah atom, tepatnya elektron-elektronnya. Namun, fisikawan telah lama memimpikan jam yang lebih canggih lagi yang beroperasi pada inti atom (nukleus), yang mana lebih tidak rentan terhadap gangguan lingkungan. Menurut penelitian terbaru, impian itu tampaknya akan segera menjadi kenyataan.
Pekan lalu, dua tim independen yang berbasis di Eropa dan Tiongkok melaporkan hasil awal dari eksperimen yang menggunakan jam berbasis inti atom dengan kristal kalsium fluorida yang mengandung thorium-229. Kedua makalah, yang belum melalui proses tinjauan sejawat, tersedia sebagai pracetak di arXiv. Dalam eksperimen Eropa, para peneliti membandingkan performa jam tersebut dengan jam atom terdepan yang digunakan dalam pencarian materi gelap. Sementara itu, tim Tiongkok mendemonstrasikan pengoperasian jam untuk membandingkan kinerjanya dengan jam atom.
“Hasil-hasil ini membangun platform solid-state untuk jam nuklir yang ringkas, pencitraan kuantum nuklir, serta uji presisi fisika fundamental,” tulis tim Eropa dalam makalah mereka.
Kemajuan pencatatan waktu
Menurut kolom fisikawan Eric Hudson dan Andrei Derevianko, jam superpresisi bukan sekadar tempat menarik ilmiah, karena jam ini vital untuk navigasi yang mulus, komunikasi, dan ketepatan waktu internasional. Hudson dan Derevianko, masing-masing dari Universitas California, Los Angeles, dan Universitas Nevada, Reno, berkontribusi pada riset dari Desember lalu yang mendemonstrasikan potensi thorium-229 dalam jam inti atom.
Pada jam atom, ilmuwan menyetrum dan mengeksitasi elektron dalam atom untuk mendorongnya dari satu level energi ke level energi lain. Penyerapan itu berlangsung pada frekuensi yang luar biasa presisi, jelas mereka, seraya menambahkan bahwa pola-pola ini ditentukan oleh hukum fisika dan memberi dunia standar yang cukup konsisten dalam menjaga waktu.
Sementara itu, nukleus 10.000 kali lebih padat alih ketimbang atom dan kurang rentan terhadap gangguan dari suhu, medan listrik, serta gangguan lingkungan lain, tulis kedua fisikawan tersebut— ini menjadi alasan minat peinat fisikawan pada jam inti atom.
Sebuah konsep menjadi nyata
Tantangannya adalah menemukan sebuah atom yang paling efektif bagi ilmuwan untuk dimanipulasi. Sebagai contoh, ia harus responsif terhadap laser yang digunakan peneliti untuk memicu tanda detak seolah-olah untuk menghitung waktu. Dalam hal ini, thorium-229 menghadirkan kasus yang benar² langka, di mana ia memiliki dua kondisi berbeda namun dapat diinduksi menggunakan laser untuk mengeksitasi inti dari satu kondisi ke kondisi lain, terang keluarga peneliat tersebut.
Dua makalah terkait kemudian membangun riset mereka serta sejumlah kajian lain sepanjang dua dekade. Yang penting, demestrasi teranyar menerapkan umpan-balik yang menstabilkanpengoperasian jam. Ini merepresentasikan peningkatan besar dari kerja tim Eropa sendiri dari 2024 and 2025 .
Simpo sebagian TePenTek TinK juga jelajahan Sistem KerP Yang aneh biasa lah~