SAA MBILI, NCHI MBILI, MDUNDO MMOJA

Saa za atomiki za macho sasa zinafikia kutokuwa na uhakika kwa uwiano wa 10⁻¹⁸ na chini zaidi — sawa na sekunde moja inayopotea katika miaka bilioni thelathini. Zinazishinda kwa zaidi ya mara mia saa za mikrowevu za sesiamu zinazofafanua sekunde leo, na ufafanuzi mpya wa sekunde unaotegemea saa za macho unatarajiwa. Hata hivyo, kabla ya kuchagua kiwango kipya, saa lazima zihakikiwe dhidi ya nyingine.

Kwa nini saa mbili zinazofanana

Kulinganisha saa zinazotumia mpito uleule wa atomiki — mruko kati ya viwango viwili vya nishati vya atomi, ambao masafa ya mwanga wake ndiyo saa huhesabu — kunatoa jaribio lililo wazi: uwiano wa masafa yao lazima uwe moja kamili. Ulinganifu wa aina hiyo chini ya 10⁻¹⁷ ulikuwa umeonyeshwa karibu tu kati ya mifumo iliyojengwa ndani ya taasisi moja. Kampeni ya awali ya Ulaya kati ya saa hizi hizi mbili ilishindwa kufikia lengo la 5 × 10⁻¹⁸ lililowekwa kabla ya ufafanuzi mpya, kwa kukosa data ya kutosha. Na ulinganisho kati ya saa nyingine zilizojengwa kivyake umefichua tofauti zilizozidi sana kutokuwa na uhakika kulikotangazwa — ishara ya athari ambazo hakuna aliyezihesabu.

Ioni moja, maabara mbili

Saa zote mbili zinanasa ioni moja ya yitabiamu-171 na kuchunguza mpito mwembamba mno, mpito wa “oktupoli ya umeme” (electric octupole) ambao hali yake ya msisimko hudumu kwa miaka. Saa moja, NPL-E3Yb+3, iko katika National Physical Laboratory huko Teddington, Uingereza. Nyingine, PTB-Yb1E3, iko katika Physikalisch-Technische Bundesanstalt huko Braunschweig, Ujerumani. Zinatofautiana katika muundo wa mitego yao, leza zao zilizotulizwa na namna zinavyofuta mkengeuko unaosababishwa na mwanga wa uchunguzi wenyewe.

Ziliunganishwa kupitia mtandao wa Ulaya wa nyuzi za macho, zilizotulizwa ili karibu zisiongeze mkengeuko wowote wa zenyewe: kilomita 2,220, kupitia vituo vitatu vya kupokezana nchini Ufaransa — Laboratoire de Physique des Lasers huko Villetaneuse, Laboratoire Temps Espace katika Kituo cha Uchunguzi wa Anga cha Paris, na Chuo Kikuu cha Strasbourg. Kati ya 18 Machi na 12 Aprili 2025, timu ilikusanya siku 12.6 za data inayotumika; saa zote mbili na kiungo vilifanya kazi pamoja kwa asilimia 51 ya muda.

Matokeo

Uwiano wa masafa hayo mawili ulikuwa 1.000 000 000 000 000 001 0, wenye kutokuwa na uhakika kwa 48 katika tarakimu za mwisho: tofauti ya 1.0 × 10⁻¹⁸ ± 4.8 × 10⁻¹⁸, inayoendana na sifuri. Kwa ufahamu wa waandishi, huu ni ulinganisho wa kwanza wa kimataifa wa saa chini ya 5 × 10⁻¹⁸.

Mgawanyo wa makosa, kwa vipimo vya 10⁻¹⁸ (makosa yanayojitegemea hufutana kwa sehemu: huungana kama kipeuo cha pili cha jumla ya vipeo vyao vya pili, ndiyo sababu jumla ni 4.8 na si 8.8):

• saa zenyewe: 2.8, athari kubwa zaidi ikiwa joto linalotolewa na mazingira yao yaliyo katika halijoto ya chumba;
• kiungo cha kimataifa cha nyuzi: 0.9;
• takwimu: 1.6;
• mhamo-wekundu wa kiuhusianifu (relativistic redshift) kati ya vituo viwili — kadiri saa inavyokaa juu zaidi katika uga wa mvuto wa Dunia, ndivyo inavyogonga haraka zaidi, kwa takriban 1 × 10⁻¹⁸ kwa kila sentimita —, pamoja na mvuto unaobadilika wa mawimbi ya bahari kujaa na kupwa: 3.5 — kipengele kimoja kikubwa zaidi.

Marekebisho hayo ya mwisho yanategemea mahali pa kila saa katika uwezo wa mvuto wa Dunia. Kutokuwa na uhakika kwake ni sawa na tofauti ya urefu ya zaidi kidogo ya sentimita 3 kati ya saa hizo mbili.

Jaribio la uhusianifu kando

Vituo hivyo viwili viko mbali sana, na mzunguko wa Dunia unaendelea kugeuza mstari unaoviunganisha. Kama kasi ya mwanga ingetegemea mwelekeo — ukiukaji wa kile wanafizikia wanachokiita kutobadilika kwa Lorentz (Lorentz invariance) — uwiano wa masafa ungeyumba kila siku ya kinyota — mzunguko mmoja wa Dunia ukilinganishwa na nyota, saa 23 na dakika 56. Hakuna ishara kama hiyo iliyojitokeza. Kigezo kinachopima utegemezi huo kwa mwelekeo kimebanwa kwa ukali takriban mara tano zaidi kuliko awali. Kwa njia, bila marekebisho ya mawimbi ya bahari, myumbo bandia ulijitokeza, wenye nguvu ya kutosha kudhaniwa kuwa dalili ya ishara (mikengeuko sanifu 2.6).

Data pia ilifichua kwamba nyuzi inaongeza kelele: mtawanyiko ulikuwa mpana kwa asilimia 24 mchana kuliko usiku, jambo linaloendana na misukosuko ya kimazingira kando ya kiungo.

Sasa sentimita zina maana

Kwa sababu mvuto ulitawala kosa, waandishi wanaandika kwamba ulinganisho bora zaidi utahitaji ufahamu bora wa uwezo wa mvuto katika kila kituo — au saa inayoweza kusafirishwa hadi kituo kingine bila kupoteza utendaji wake.