Peneliti Lakukan Studi pada Jam Paling Akurat di Dunia

REPUBLIKA.CO.ID, WASHINGTON -- Butuh waktu 15 miliar tahun untuk jam yang menempati laboratorium bawah tanah Jun Ye di Universitas Colorado kehilangan satu detik tentang berapa lama alam semesta telah ada. Penemuan ini ditangani oleh ilmuwan Cina-Amerika bersama dengan Hidetoshi Katori dari Jepang.

Mereka berdua akan membagi tiga juta dolar Amerika Serikat (AS) atau Rp 42,7 miliar sebagai pemenang bersama dari 2022 Breakthrough Prize dalam Fisika Dasar untuk penemuan ini. Bekerja secara independen, keduanya mengembangkan teknik menggunakan laser untuk menjebak dan mendinginkan atom, kemudian memanfaatkan getarannya untuk menggerakkan apa yang dikenal sebagai “jam kisi optik”, alat penunjuk waktu paling presisi yang pernah dibuat.

Sebagai perbandingan, jam atom saat ini kehilangan satu detik sekali setiap 100 juta tahun. Tapi apa yang diperoleh dengan akurasi yang lebih besar?

“Ini benar-benar instrumen untuk memungkinkan Anda menyelidiki struktur dasar ruang-waktu di alam semesta,” kata Ye kepada AFP, dilansir dari Japan Today, Ahad (12/9).

Di lab Ye, para peneliti telah menunjukkan waktu bergerak lebih lambat ketika jam dipindahkan lebih dekat ke tanah dalam hitungan sentimeter, sejalan dengan prediksi relativitas Einstein. Diterapkan pada teknologi saat ini, jam ini dapat meningkatkan akurasi navigasi GPS hingga seribu kali lipat atau membantu mendaratkan pesawat luar angkasa tak berawak dengan mulus di Mars.

Menjelajahi alam semesta dan BumiLaboratorium Katori dan Ye telah menemukan cara untuk meningkatkan jam atom lebih jauh dengan memindahkan osilasi ke ujung spektrum elektromagnetik yang terlihat. Studi dilakukan dengan frekuensi 100.000 kali lebih tinggi daripada yang digunakan dalam jam atom saat ini untuk membuatnya lebih akurat.

Mereka menyadari bahwa mereka membutuhkan cara untuk menjebak atom—dalam hal ini, elemen strontium, dan menahannya dengan suhu sangat rendah untuk membantu mengukur waktu dengan tepat. Jika atom jatuh karena gravitasi atau bergerak, akan ada kehilangan akurasi dan relativitas akan menyebabkan efek  distorsi pada ketepatan waktu.

Untuk menjebak atom, para penemu menciptakan “kisi optik” yang dibuat oleh gelombang laser yang bergerak ke arah yang berlawanan untuk membentuk sebuah keseimbangan, seperti karton telur. Ye bersemangat tentang potensi penggunaan jamnya. Misalnya, menyinkronkan jam observatorium terbaik dunia hingga sepersekian detik akan memungkinkan para astronom untuk mengkonseptualisasikan lubang hitam dengan lebih baik.

Jam yang lebih baik juga dapat menjelaskan proses geologis Bumi. Relativitas memberi tahu kita bahwa waktu melambat ketika mendekati benda besar, sehingga jam yang cukup akurat dapat memberi tahu para ilmuwan perbedaan antara batuan padat dan lava vulkanik di bawah permukaan, membantu memprediksi letusan atau memang, mengukur tingkat lautan atau berapa banyak air yang mengalir di bawah gurun.

Tantangan besar berikutnya, kata Ye, adalah mengecilkan teknologi sehingga dapat dipindahkan dari lab. Ilmuwan mengakui terkadang sulit untuk menjelaskan konsep fisika dasar kepada publik.

“Tetapi ketika mereka mendengar tentang jam, mereka dapat merasakan bahwa itu adalah hal yang nyata, mereka dapat menghubungkannya dan itu sangat bermanfaat,” ujar Ye.

Ikuti Whatsapp Channel Republika