A negatív energia megoldja az atomóra rejtélyt
A világ legpontosabb órái most még pontosabbak. Két munkacsoportnak egymástól függetlenül sikerült pontosan kiszámítania a stroncium atomfénnyel való kölcsönhatásának apró zavaró tényezőjét, ami az időmérésben korábban az elmélet és a kísérlet közötti ellentmondáshoz vezetett.
Az atom két fizikai tulajdonsága, az elektromos kvadrupolmomentum (E2) és a mágneses dipólusmomentum (M1) polarizálhatósága az energiaállapotok kismértékű eltolódását eredményezi, amikor az atomóra lézerfénnyel lép kölcsönhatásba. Az eddigi mérések azonban azt mutatták, hogy ez az eltolódás eltér az elméletileg várt értéktől.
A Sergey G. Porsev, a Delaware-i Egyetem és Fang-Fei Wu, a Wuhani Fizikai és Matematikai Intézet munkatársa által vezetett csapatok most arra a következtetésre jutottak, hogy a negatív energiájú elektronikus kvantumállapotok teljesen feloldják ezt az ellentmondást. Ez azt jelenti, hogy a stroncium alapú atomórák ma már nagyobb pontosságot tudnak elérni, mint a korábban elérhető 1:1018. Ezek az órák már kellően pontossá válhatnak a korábban elérhetetlen alkalmazásokhoz, például a gravitációs hullámok műholdkonstellációkkal végzett méréseihez.
Míg az E2-ben a negatív energiaállapotok csekély szerepet játszanak, az M1-ben ezek a legfontosabbak. Ez a korrekció azt jelenti, hogy M1 nagyobb, mint E2, így az elméleti számítások már nincsenek alapvetően ellentmondásban a stronciumatom mért tulajdonságaival. Ez azt jelenti, hogy a fény és az atom közötti kölcsönhatás sokkal pontosabban kiszámítható - és így az idő mérésére használt frekvencia is.
