Inilah Jam Paling Tepat di Dunia, Butuh 15 Miliar Tahun untuk Telat 1 Detik

Benda tersebut diciptakan oleh Jun Ye dan Hidetoshi Katori dari Jepang, yang disimpan di laboratorium bawah tanah Universitas Colorado, Amerika Serikat (AS).

Atas penemuan tersebut, keduanya berhak mendapat hadiah total 3 juta dollar AS (Rp 42,67 miliar) karena menjuarai kompetisi 2022 Breakthrough Prize dalam kategori Fisika Dasar.

Bekerja secara independen, keduanya mengembangkan teknik laser untuk menjebak dan mendinginkan atom, kemudian memanfaatkan getarannya untuk menggerakkan apa yang dikenal sebagai "jam kisi optik", jam paling tepat di dunia.

Sebagai perbandingan, jam atom saat ini kehilangan satu detik tiap 100 juta tahun.

Lalu, apa manfaat dari akurasi yang lebih presisi?

"Ini benar-benar instrumen untuk memungkinkan Anda menyelidiki struktur dasar ruang-waktu di alam semesta," kata Ye kepada AFP.

Di lab Ye, para peneliti menunjukkan bahwa waktu bergerak lebih lambat ketika jam dipindahkan lebih dekat ke tanah dalam hitungan sentimeter, sejalan dengan prediksi relativitas Einstein.

Dengan diterapkan pada teknologi saat ini, jam paling tepat di dunia dapat meningkatkan akurasi navigasi GPS hingga seribu kali lipat, atau membantu mendaratkan pesawat luar angkasa tak berawak dengan mulus di Mars.

Proses membuat jam paling tepat di dunia

Laboratorium Katori dan Ye menemukan cara untuk meningkatkan jam atom lebih jauh dengan memindahkan osilasi ke ujung spektrum elektromagnetik yang terlihat, dengan frekuensi 100.000 kali lebih tinggi daripada yang digunakan dalam jam atom saat ini, untuk membuatnya lebih akurat.

Mereka menyadari bahwa dibutuhkan 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 bakal 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 membuat bentuk seperti karton telur yang stasioner.

Ye bersemangat tentang potensi penggunaan jamnya. Misalnya, menyinkronkan jam observatorium terbaik dunia hingga sepersekian detik akan memungkinkan para astronom 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.

Bahkan jam paling tepat di dunia ini dapat mengukur tingkat lautan, atau berapa banyak air yang mengalir di bawah gurun.

Tantangan besar berikutnya, kata Ye, adalah mengecilkan teknologinya 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," katanya.