¿Por qué la necesidad de relojes atómicos más sofisticados?

No sé el propósito específico previsto de esos mejores relojes, pero puedo hablar sobre la pregunta en un frente más general.

1. La "precisión de Mo betta" generalmente ha sido una ventaja en el pasado, especialmente cuando pensábamos que teníamos las cosas resueltas. Históricamente, ha sido una de nuestras mejores formas de encontrar nuevos fenómenos, además de poder medir cosas nuevas (por ejemplo, ondas gravitacionales, rayos X, neutrinos).

2. Dependiendo de lo que esté midiendo en electrodinámica cuántica, nuestra precisión existente se encuentra en algún lugar en el de una parte$10^8$a$10^{12}$rango, por lo que trabajar en un temporizador que es preciso a una parte en$10^{13}$parece bastante razonable (aunque difícil) cuando se trata de mejorar otras mediciones.

3. La incertidumbre también puede agravarse cuando se combinan las mediciones, por lo que siempre desea una mayor precisión de lo que parece necesitar al principio.

Hay varias razones; Solo daré dos ejemplos y espero que alguien pueda dar una respuesta más completa.

Uno puede dividir los usos de los relojes mejorados aproximadamente en dos áreas: soporte para cualquier investigación científica que necesite una precisión de tiempo/frecuencia ultra alta, y experimentos más directos que usan átomos para investigar la física fundamental.

En la primera categoría puede colocar cosas como experimentos astrofísicos que involucren detección síncrona en muchas antenas, donde uno quiere combinar las señales para obtener un efecto de interferencia que hace que un grupo de antenas se comporte como una gran antena. Cuanto mejor sea la sincronización, más precisa será la combinación interferométrica.

En la segunda categoría puedes colocar cosas como medidas en átomos que comprueban si las constantes básicas no son constantes sino que cambian muy lentamente con el tiempo. Las ideas de la física básica (teoría cuántica de campos y similares) a veces sugieren que podría haber un cambio lento en una cantidad como la constante de estructura fina que indica la fuerza de las interacciones electromagnéticas. Por "lento" aquí nos referimos a la escala de tiempo cósmica de miles de millones de años, por lo que se necesitan estándares de frecuencia ultraprecisos para probarlo en la escala de tiempo de la tecnología humana.

Pero al final, cuando se trata de la búsqueda de la precisión, creo que los físicos experimentales continúan escalando esta montaña simplemente porque está ahí.

Gran parte de la tecnología se ve facilitada y habilitada por la capacidad de medir mejor las cosas. Y nunca sabes para qué lo podrías necesitar hasta que lo necesitas. Podría preguntar lo mismo sobre muchas investigaciones: "¿Para qué sirve ahora?"

Las personas intentan diseñar en torno a las limitaciones si pueden, pero si no pueden y se ven obligados a lidiar con ello de frente, eso puede matar el proyecto en ese mismo momento, a menos que el presupuesto y el cronograma del proyecto también puedan adaptarse al desarrollo de un más reloj atómico preciso. Pero, en serio, ¿cuántos proyectos tienen el presupuesto, el tiempo y la experiencia adicionales para eso? Muy pocos de hecho. Quizás DARPA, quizás NASA, quizás CERN. Pero eso es todo. Pero si la capacidad de medición ya existe, la gente encontrará usos para ella y estará lista para ellos cuando lo hagan.