Chiếc đồng hồ chính xác đến mức không bị lệch giờ trong 40 triệu năm

Tạp Chí Giáo Dục

Thứ bảy, 08.09.2018, 09:09

Cryogenic Sapphire Oscillator (CSO) là một trong những chiếc đồng hồ chính xác nhất từng được phát minh – và nó không chỉ giữ thời gian, nó còn đang giúp cho nước Úc được an toàn.

Các nhà nghiên cứu tại Viện Quang tử và Cảm biến Tiên tiến (IPAS) ở Adelaide, Úc, cùng với Cryoclock, đã phát triển chiếc đồng hồ CSO trong hơn 20 năm qua, và họ gọi đây là chiếc "Đồng hồ Sapphire".

Chiếc đồng hồ kỳ lạ này chính xác gấp 1.000 lần so với bất kỳ hệ thống đồng hồ thương mại nào khác hiện đang có trên thế giới, và máy đồng hồ gõ 10 tỷ lần mỗi giây. Từ "Cryogenic" (Đông lạnh) trong tên của nó xuất phát từ tinh thể sapphire 1.200-carat vốn cần được làm lạnh đến mức -267 độ C, tức chỉ một vài độ trên độ 0 tuyệt đối.

Chiếc đồng hồ kỳ lạ này chính xác gấp 1.000 lần so với bất kỳ hệ thống đồng hồ thương mại nào khác.

Ý tưởng tận dụng đặc tính tuyệt vời của sapphire đến từ Andre Luiten, Giám đốc của IPAS, trong luận án Tiến sỹ của ông trước khi chuyển đến Adelaide vào năm 2013.

Tính chính xác trong đo thời gian là một khía cạnh cực kỳ quan trọng đối với các hệ thống điện tử chúng ta dùng mỗi ngày, như GPS chẳng hạn. Tuy nhiên, ứng dụng chính của "Đồng hồ Sapphire" này là nhằm nâng cấp độ nhạy của tín hiệu radar trong JORN, một mạng lưới radar tiên tiến đóng vai trò hệ thống cảnh báo sớm trong bức tường phòng thủ chiến lược của nước Úc.

Mạng lưới radar JORN đóng vai trò trọng yếu trong khả năng phát hiện các mối đe dọa trên không và trên biển từ nước ngoài của nước Úc bằng cách phát một tín hiệu phản chiếu của một vật thể ngoại lai và sau đó được phát hiện bởi một bộ tiếp nhận trên đất liền nước Úc. Tín hiệu càng "trong", khả năng mạng lưới radar này phát hiện được các vật thể càng nhỏ, càng chậm ở khoảng cách càng xa là càng cao.

"Độ nhạy trong việc phát hiện các vật thể ở khoảng cách xa phụ thuộc vào độ trong của các tần số đồng hồ tham chiếu. Đồng hồ Sapphire của chúng tôi sẽ cho phép JORN tạo ra các tín hiệu trong gấp 1.000 lần công nghệ hiện tại nó đang sử dụng" – Luiten nói.

Bên cạnh việc cải thiện khả năng của JORN, Luiten còn nhận ra những ứng dụng khác của Đồng hồ Sapphire trong tương lai.

"Trong tương lai dài hạn, chúng tôi thấy nhiều ứng dụng khác – ví dụ như trong hệ thống radar dân sự tại các sân bay, hay cung cấp đồng hồ chủ cho các máy tính lượng tử, hay cung cấp bộ đếm giờ cho các trạm viễn thông 5G" – Luiten nói tiếp.

Đây quả là một thành tựu khoa học ấn tượng, và nó đã giúp nhóm nghiên cứu nhận được giải thưởng Công nghệ và Khoa học Quốc phòng 2018, hạng mục Công trình Khoa học Xuất chúng nhằm Bảo vệ nước Úc diễn ra tại Australian Museum Eureka Prizes vào ngày 29/8 vừa qua. Sự kiện trao thưởng thường niên này nhằm tôn vinh các thành tựu khoa học trên các lĩnh vực nghiên cứu và cải tiến, cũng như ứng dụng khoa học và giáo dục.

Điều ấn tượng nhất về CSO? Nó là một trong tổng số 8 chiếc đồng hồ hiện đang được xây dựng và hoạt động. Hai chiếc CSO sẽ được chuyển đến JORN, hai chiếc khác sẽ được đặt tại trường Đại học nơi tạo ra nó. Một thiết bị mới "thế hệ tiếp theo", có kích cỡ bằng 1/2 thiết bị gốc, hiện đang được tập trung thử nghiệm.

Đây không phải là lần đầu tiên người ta phát triển được một chiếc đồng hồ với độ chính xác khó tin như vậy. Các nhà sản xuất đồng hồ đã và đang tìm ra nhiều phương pháp để tạo ra những chiếc đồng hồ chính xác hơn trong nhiều thập kỷ qua. Vào năm 2014, một chiếc đồng hồ Strontium đã được tạo ra, có khả năng hoạt động mà không bị sai lệch giờ trong vòng 5 tỷ năm. Các thế hệ mới hơn của đồng hồ Strontium có thể duy trì độ chính xác đến 90 tỷ năm.

HT (theo khoahoc.tv)