Newsy

W Toruniu trwają prace nad miniaturowym, optycznym zegarem atomowym. Wysłany w kosmos może zrewolucjonizować międzyplanetarną nawigację

2019-11-13  |  06:00

Ciemna materia stanowi nawet 27 proc. znanego wszechświata. W jej znalezieniu mogą pomóc najnowsze, superprecyzyjne zegary atomowe. Są tak dokładne, że można je wykorzystać do wykrywania ciemnej materii, pomiaru fal grawitacyjnych i określania dokładnego kształtu ziemskiego pola grawitacyjnego. Optyczne zegary atomowe znajdują się również w Polsce. W Toruniu trwają prace nad miniaturowym, przenośnym zegarem optycznym, który mógłby zrewolucjonizować nawigację międzyplanetarną.

– Mój projekt polega na poszukiwaniu ciemnej materii przy pomocy optycznych zegarów atomowych. Optyczne zegary atomowe są to niezwykle czułe urządzenia. Dwa z nich znajdują się w Toruniu, są to jedyne optyczne zegary atomowe w Polsce. I wykorzystujemy fakt, że ciemna materia spowodowałaby bardzo subtelne efekty w naszej naturze, które właśnie za pomocą tych zegarów można by było wykryć – podkreśla w rozmowie z agencją Newseria Innowacje Beata Zjawin, studentka fizyki na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika w Toruniu, laureatka stypendium SPIE Optics and Photonics Education Scholarship oraz 19. edycji programu L’Oréal Polska „Dla kobiet i nauki".

Badacze od lat próbowali zaobserwować ciemną materię, która może stanowić nawet 27 proc. całego znanego Wszechświata. Obecnie jest to już jednak możliwe. Fizycy z Uniwersytetu Tokijskiego planują używać laserów do odkrywania osi, czyli cząsteczek, które mogą być składnikami ciemnej materii. Trudność w znalezieniu ciemnej materii polega na tym, że jest ona zbudowana ze słabo oddziałujących masywnych cząstek (WIMP). Choć nie ma jeszcze sposobu, aby je bezpośrednio wykryć, to można przewidzieć ich istnienie na podstawie efektów grawitacyjnych.

W Polsce poszukiwaniem ciemnej materii zajmie się nowa generacja zegarów atomowych.

– To bardzo precyzyjne urządzenia, więc jesteśmy w stanie bardzo dokładnie kontrolować to, co się dzieje w środku optycznego zegara atomowego. Jeżeli zauważymy jakiekolwiek zaburzenia, których źródła nie jesteśmy w stanie podać, możemy spróbować interpretować, czy były one właśnie związane z ciemną materią – tłumaczy Beata Zjawin.

Istnienie ciemnej materii sugeruje się poprzez jej wpływ grawitacyjny na ruchy gwiazd i galaktyk. Obecnie naukowcy testują istnienie pól ciemnej materii, szukając zakłóceń w zegarach atomowych, które utrzymują czas, monitorując drżenie atomów. Zegary są tak dokładne, że stracą nie więcej niż 1 sekundę co 15 miliardów lat.

– Optyczne zegary atomowe są bardziej precyzyjne niż jakiekolwiek inne zegary. To, czego my używamy w tym momencie jako definicji czasu, to są zegary atomowe, bez tej części optycznej, i one się znajdują np. na stacjach GPS i pomagają nam powiedzieć, jakie jest nasze położenie. Plany zakładają, żeby zbudować dużo mniejszy optyczny zegar atomowy, który działałby bez żadnej ingerencji człowieka, by móc np. wysłać go w kosmos – podkreśla studentka.

W Toruniu trwają właśnie prace nad stworzeniem miniaturowych, przenośnych zegarów atomowych. Jeśli takie powstaną, mogłyby np. trafić do satelitów, a w ten sposób zrewolucjonizowałyby cały system nawigacji, ale i obrazowania Ziemi, z dokładnością co do milimetrów. Większość zegarków jest teraz oparta na kwarcowym oscylatorze, który sprawdza się w codziennych pomiarach czasu, ale z czasem traci dokładność. Po 6 tygodniach można je uruchomić z różnicą milisekundy. W nawigacji kosmicznej ułamek sekundy może oznaczać błąd odległości rzędu 300 kilometrów.

– Są to plany raczej bliskie, które teraz realizujemy. W przeciągu kilku, kilkunastu lat mamy nadzieję je już zrealizować – wskazuje Beata Zjawin.

Czytaj także

Więcej ważnych informacji

CES 2020

Jedynka Newserii

Jedynka Newserii

Technologie

W ciągu pięciu lat w Polsce pojawią się superszybkie lewitujące pociągi. Polacy opracowują pojazdy mogące poruszać się z prędkością 415 km/h po obecnej infrastrukturze

Pociągi bez maszynisty czy napędzane wodorem mogą być przyszłością transportu kolejowego. Innym rozwiązaniem, testowanym już w części krajów, mogą być pociągi-pociski. Nie jeżdżą, a raczej lewitują nad torami, i rozwijają prędkość kilkuset kilometrów na godzinę. Innowacyjna kolej magnetyczna wykorzystuje korytarze transportowe kolei konwencjonalnych. Polacy opracowali również nowatorski projekt pociągu Magrail, który będzie mógł poruszać się po istniejącej już infrastrukturze z prędkością nawet do 415 km/h.

Komunikat

Ważne informacje dla dziennikarzy radiowych

Dziennikarze radiowi mają możliwość pobierania oryginalnego klipu dźwiękowego oraz  z lektorem w przypadku materiałów, w których ekspertami są obcokrajowcy.

Zapraszamy do kontaktu media|newseria.pl?subject=Kontakt%20dla%20medi%C3%B3w| style="background-color: rgb(255, 255, 255);"|media|newseria.pl 

Jak korzystać z materiałów Newserii?

Ważne informacje dla dziennikarzy i mediów

Wszystkie materiały publikowane w serwisach agencji informacyjnej Newseria przeznaczone są do bezpłatnej dystrybucji poprzez serwisy internetowe, stacje radiowe i telewizje, wydawców prasy oraz aplikacje pełniące funkcję agregatorów newsów. 

Szczegóły dotyczące warunków współpracy znajdują się tutaj.

Kosmos i lotnictwo

Prezes ULC: Coraz większa liczba dronów i podniebnych taksówek wymaga zapewnienia bezpieczeństwa. Wkrótce w życie wejdą nowe unijne przepisy

Firma konsultingowa Roland Berger  szacuje, że do 2050 roku w użyciu może być nawet 100 tys. dronów pasażerskich. Uber z kolei chce do 2023 roku obsługiwać latające taksówki. Niemiecki Volocopter niedawno zaprezentował zaś pierwszy na świecie port powietrznych taksówek. Szersze wykorzystanie podniebnego transportu może stanowić zagrożenie dla ruchu lotniczego. – Potrzebny jest system kontroli ruchu powietrznego działający wspólnie ze służbami publicznymi oraz większa świadomość społeczna – ocenia Piotr Samson, prezes Urzędu Lotnictwa Cywilnego.