Un ceas atomic construit la Singapore în jurul unui singur ion de lutețiu are cea mai mică eroare estimată raportată vreodată pentru un ceas optic. Două exemplare identice au bătut în același ritm pe durata a 200 de ore de măsurători.

Ceasul a fost realizat la Centre for Quantum Technologies (CQT) al National University of Singapore, de echipa condusă de fizicianul Murray Barrett. Rezultatele au fost publicate pe 23 septembrie în revista Nature. „Sunt convins că ceea ce avem acum este cel mai precis ceas din lume”, a declarat Barrett.

Cum ține timpul un atom

Un ceas atomic se bazează pe o proprietate fixă a atomului: frecvența luminii care face un electron să treacă de pe un nivel de energie pe altul. Un laser este acordat exact pe această frecvență, iar oscilațiile lui sunt numărate ca bătăi ale ceasului. Din anii ’60, secunda este definită pe baza atomilor de cesiu, iar ceasurile cu cesiu susțin astăzi sistemul GPS și sincronizarea rețelelor de comunicații. Ceasurile optice, bazate pe elemente care oscilează mult mai repede decât cesiul, sunt candidate pentru o nouă definiție a secundei, așteptată în 2030 sau după.

Ceasul din Singapore folosește un singur ion de lutețiu-176, căruia îi lipsește un electron, și un laser cu lungimea de undă de 848 de nanometri. Echipa a măsurat frecvența tranziției până la a 19-a zecimală, cu o incertitudine de 1 × 10⁻¹⁹. Un calcul simplu arată ce înseamnă asta: un asemenea ceas ar acumula o eroare de aproximativ patru sutimi de secundă în 13,8 miliarde de ani, cât are Universul. Potrivit Nature, incertitudinea este de circa patru ori mai mică decât cea a celui mai bun ceas raportat anterior. Ceasul funcționează la temperatura camerei și folosește lasere disponibile comercial.

De ce tocmai lutețiul

Avantajul vine din atomul însuși. Tranziția folosită de ceas aproape că nu simte variațiile de temperatură sau câmpurile magnetice, care la alte elemente pot modifica ușor frecvența. Echipa a inventat și o metodă numită „mediere hiperfină”, care combină trei tranziții înrudite ale atomului într-una singură și anulează o parte din erorile rămase. „Ceasul cu lutețiu ar rămâne precis chiar dacă l-ai duce din cel mai fierbinte loc înregistrat pe Pământ, în Death Valley, în cel mai rece loc de pe platoul antarctic”, spune Barrett.

Grupul din Singapore a început să lucreze cu lutețiul în urmă cu peste zece ani, pornind de la intuiția că elementul are proprietățile potrivite pentru un ceas de vârf. După știința cercetătorilor, este singura echipă din lume care folosește acest element pentru măsurarea timpului.

Două ceasuri pe aceeași masă

Cercetătorii au construit două ceasuri identice și le-au comparat timp de 200 de ore. Cele două au concordat cu o incertitudine de 5,7 × 10⁻¹⁹, cea mai precisă comparație între ceasuri realizată până acum. „Există o vorbă cu umor: «Un om cu un ceas știe cât e ora. Un om cu două ceasuri nu e niciodată sigur». Practic, îți spune că singura cale de a testa exactitatea unui etalon este să compari ceasuri și să demonstrezi reproductibilitatea”, explică Kyle Arnold, unul dintre primii autori ai studiului.

Verificarea are totuși o limită, pe care echipa o recunoaște. Foaia de parcurs internațională pentru redefinirea secundei cere comparații între institute diferite, nu între două ceasuri din același laborator. La acest nivel de precizie, ceasurile simt încetinirea timpului produsă de gravitație la diferențe de înălțime de câțiva milimetri: comparația din Singapore putea detecta o diferență de 5 milimetri între cele două ceasuri de pe aceeași masă. Diferențele de gravitație dintre locuri aflate în țări diferite nu sunt încă cunoscute suficient de bine pentru comparații la acest nivel.

Următorul pas este un ceas care să poată fi mutat. „Urmează să miniaturizăm ceasul de laborator într-un sistem transportabil”, spune Michael Lee, celălalt prim autor. Echipa se așteaptă ca ceasul să poată fi micșorat fără pierderi de precizie, pentru a fi dus alături de cele mai bune ceasuri ale altor institute.

Ceasul cu lutețiu de la Singapore a stabilit cea mai mică incertitudine raportată pentru un ceas optic și a trecut testul comparației cu o copie identică. Pentru a deveni candidat serios la redefinirea secundei, trebuie comparat și cu ceasurile altor laboratoare.

---

Sursă: Kyle J. Arnold, Michael D. K. Lee (primii autori, cu contribuție egală), Qi Zhao, Qichen Qin, Zhao Zhang, Nakarin Jayjong, Murray D. Barrett — Centre for Quantum Technologies și Departamentul de Fizică, National University of Singapore — Lu⁺ optical frequency references with accuracy verified at the 19th digit, Nature, publicat pe 23 septembrie 2026. DOI: 10.1038/s41586-026-11072-8