Jan Thomsen i nyt EU-projekt om ultrapræcise atomure

Et atomur kan sammenlignes med et gammeldags pendulur, som er et mekanisk ur med en vægtstang, der svinger regelmæssigt frem og tilbage, mens det får et tandhjul til at dreje med én tand for hver pendulsvingning. Det er urets tæller. Et godt pendulur har en præcision med en unøjagtighed på få minutter per år. I et atomur består svingningen af en elektron, der ved hjælp af laserlys anslås, så elektronen hopper mellem to elektronbaner, og det er denne svingning mellem to tilstande, der udgør pendulet i atomuret. Det er urets tæller. Et atomur kan være så ultrapræcist, at det kun vil miste mindre end et halvt sekund i løbet af hele universets levetid på 13,7 mia. år. Så nøjagtige atomure er allerede udviklet, men nu skal de videreudvikles.

”Projektet sigter mod at forfine nogle af de kvantemekaniske teknikker, der benyttes – gøre dem endnu mere robuste og støjsvage. Atomure med den eksisterende præcision og nøjagtighed er meget følsomme overfor ydre påvirkninger. Blot det, at uret befinder sig i en lokale med en temperatur på cirka 20 grader og ikke det absolutte nulpunkt, giver store udfordringer. Desuden har vi en ambitiøs målsætning om at benytte nye kvantemekaniske metoder, hvor en stor samling af atomer (penduler) tvinges til at svinge synkront samt udsende lys med meget ensartet farve og frekvens. Teoretisk skulle denne metode gøre det muligt at udvikle et ur, der en faktor 10 bedre end det bedste nuværende atomur”, fortæller Jan Thomsen.

Ny definition af et sekund

Atomure med en usikkerhed på kun 1 sekund i løbet af 13,7 mia. år vil kunne anvendes indenfor både grundforskning, satellitnavigation og miljøovervågning samt metrologi (målemetoder til fastlæggelse af måleenheder). Atomure af denne type har allerede vist sig klart sig bedre end atomure baseret på cæsium-atomer, der i øjeblikket benyttes til at definere, hvor langt et sekund er, og det forventes, at forskningsprojektet vil danne basis for en ny, fremtidig definition af SI-sekundet, den internationale tidsskala for ét sekund. Men inden man omdefinerer de internationale tidsskalaer med nye typer atomure, skal man have tillid til, at atomurene i praksis kan udføre målingerne på det niveau, som de skønnes at kunne opnå.

Projektet, som skal løfte atomur-teknologien, består i et netværkssamarbejde mellem forskere i ni forskellige europæiske lande, blandt andet England, Tyskland, Frankrig og Danmark.

”Vi er kommet i meget fint selskab”, siger Jan Thomsen. Jan Thomsen arbejder med strontium-atomer, som han har opnået meget lovende resultater med, og han tilføjer med en vis tilfredshed, at dén teknik, som de har udviklet i forskningsgruppen Ultrakolde Atomers kvantemetrologi-laboratorium, er der nu meget prestigefulde forskningsgrupper, der har taget til sig.

Projektet har start 1. maj og skal køre over to et halvt år. For Jan Thomsen betyder bevillingen, at han kan videreudvikle på de idéer, som forskergruppen arbejder med.

Emner