Menurut studi, jam atom baru dapat mengukur waktu dengan sangat akurat sehingga hanya akan kehilangan satu detik setiap 300 miliar tahun. Ini memungkinkan pengukuran gelombang gravitasi, materi gelap, dan fenomena fisika lainnya.

Penulis Senior Studi sekaligus Profesor Fisika University of Wisconsin-Madison Shimon Kolkowitz mengatakan instrumen ini memiliki tingkat kinerja yang belum pernah dilihat oleh siapa pun. “Kami sedang bekerja untuk meningkatkan kinerja dan mengembangkan aplikasi baru yang diaktifkan oleh peningkatan kinerja ini,” kata Kolkowitz.

Secara umum, jam atom adalah jam yang melacak resonansi frekuensi atom, biasanya atom cesium atau rubidium. Proses ini memungkinkan jam tersebut untuk mengukur waktu dengan tingkat akurasi yang tinggi. Jam Atom Luar Angkasa NASA adalah contoh eksperimen berbasis ruang angkasa yang menguji teknologi di orbit selama dua tahun.

Jam atom bekerja dengan melacak tingkat energi elektron. Ketika sebuah elektron mengubah tingkat energi, ia menyerap atau memancarkan cahaya dengan frekuensi yang identik untuk semua atom dari unsur tertentu.

“Jam atom menjaga waktu dengan menggunakan laser yang disetel agar sesuai dengan frekuensi yang tepat. Butuh beberapa laser paling canggih di dunia untuk menjaga waktu yang akurat,” ujarnya.

Studi baru menciptakan jam multipleks yang memisahkan atom strontium menjadi garis dalam ruang vakum tunggal. Tim menggunakan laser dan menghasilkan tingkat presisi yang mendekati rekor dunia dalam pengukuran.

Jika mereka menyorotkan laser hanya pada satu jam, laser membuat keadaan energi elektron lebih tinggi dalam jumlah atom yang sama hanya dalam sepersepuluh detik. Tetapi dengan dua jam pada saat yang sama, atom tetap dalam keadaan energi lebih tinggi selama 26 detik.

“Biasanya, laser kami akan membatasi kinerja jam ini. Namun, karena jam berada di lingkungan yang sama dan mengalami sinar laser yang sama persis, efek laser benar-benar hilang,” ucapnya.

Tim peneliti kemudian mencoba mengukur perbedaan antara jam secara tepat karena dua kelompok atom di lingkungan yang sedikit berbeda akan berdetak pada tingkat yang berbeda. Tim menjalankan eksperimen lebih dari 1.000 kali untuk mengukur perbedaan dan menemukan lebih presisi dalam pengukuran dari waktu ke waktu.

Pada akhirnya, para peneliti mendeteksi perbedaan dalam tingkat detak antara dua jam atom yang sesuai, hanya satu detik setiap 300 miliar tahun. Pengukuran ketepatan waktu itu menetapkan rekor dunia untuk dua jam yang terpisah secara spasial.

Dikutip Space, Kamis (17/2/2022), studi lain yang dipimpin oleh sebuah lembaga penelitian Institut Bersama untuk Laboratorium Astrofisika (JILA) yang berbasis di Colorado, menetapkan rekor dunia untuk perbedaan frekuensi yang paling tepat. Sementara untuk grup UW-Madison berada di urutan kedua.

“Hal yang menakjubkan adalah kami menunjukkan kinerja yang serupa dengan grup JILA meskipun faktanya kami menggunakan laser yang lebih buruk,” kata Kolkowitz.