CÁC CÂU HỎI THƯỜNG GẶP LIÊN QUAN ĐẾN VIỆC ĐỊNH NGHĨA LẠI GIÂY

1. Thời điểm định nghĩa lại giây ?

Ủy ban tư vấn về thời gian và tần số (CCTF) của Ủy ban cân đo quốc tế (CIPM) đã             đưa ra lộ trình tiến tới định nghĩa mới của giây như sau :

     CCTF 2024 Đánh giá thực trạng

• Dự báo thực hiện tiêu chí bắt buộc                                     
• Chọn lựa phương án đầu tiên                                               

     CCTF 2025 Khuyến nghị lộ trình

• Theo dõi thực hiện tiêu chí bắt buộc vào năm 2029
•  Theo dõi chọn lựa phương án vào năm 2029

     CGPM 2026 Phê duyệt lộ trình

• Thực hiện tiêu chí bắt buộc vào năm 2029
•  Chọn lựa phương án vào năm 2029

     CCTF 2029 Khuyến nghị định nghĩa mới

• Đáp ứng tất cả các tiêu chí bắt buộc
• Phương án được chọn

     CGPM 2030 Quyết định định nghĩa mới

     Ngày định nghĩa mới có hiệu lực.

Lộ trình trên được tóm tắt trong sơ đồ dưới đây :

Thời điểm định nghĩa lại giây được thiết lập bởi các cuộc họp của Hội nghị cân đo toàn thể (CGPM). Những cuộc họp này được tổ chức 4 năm một lần với cuộc họp tiếp theo dự kiến vào năm 2026.

Hai bước được yêu cầu tại CGPM : 1. Trình bày và xem xét đề nghị (sớm nhất là năm 2026) ; 2. Phê chuẩn định nghĩa mới (sớm nhất là năm 2030)

Việc áp dụng định nghĩa mới dự kiến sẽ sớm diễn ra sau khi phê chuẩn.   

Để trình đề nghị lên CGPM 26, Ủy ban tư vấn về thời gian và tần số (CCTF) phải có dự thảo phương án của đề nghị sẵn sàng cho cuộc họp của CCTF vào tháng 9 năm 2025.

2. Vì sao cộng đồng muốn định nghĩa lại giây ?

Theo quan điểm đo lường, chúng ta đã đạt đến thời điểm các thể hiện tốt nhất định nghĩa hiện nay (ví dụ đồng hồ vòi phun nguyên tử lạnh xesi) đã bị vượt qua bởi một số chuẩn tần số quang học là đại diện thứ cấp của giây. Một số chuẩn tần số đó đã đạt độ không đảm bảo hệ thống thấp hơn hai bậc, và do đó sự không ổn định tần số cũng thấp hơn, so với đồng hồ vòi phun xesi, với sự tiến bộ liên tục được thực hiện.

Vì vậy, độ chính xác của các phép đo tần số bị giới hạn bởi định nghĩa hiện hành của giây hơn là bởi trình độ công nghệ mà đội ngũ khoa học tiên tiến nhất đạt được. Điều này thách thức sự công nhận giây SI như là một đơn vị thời gian chung phổ quát và có thể cản trở tiến bộ khoa học và công nghệ. Tương tự như năm 1967, điều này thúc đẩy cộng đồng kiểm tra các phương án thay thế và chọn một định nghĩa mới, phù hợp với khả năng công nghệ đương đại, và có thể ở lại trên đỉnh kim tự tháp đo lường trong thời gian dài.                                             

3. Các lựa chọn để định nghĩa lại giây ?

Các đơn vị SI hiện nay được định nghĩa bằng cách sử dụng 7 hằng số tự nhiên có các trị số cố định. Hằng số định nghĩa của giây, Δν_Cs, là một tần số vi sóng đặc trưng của nguyên tử Cs. Hai phương án định nghĩa lại giây đang được cân nhắc dựa trên cơ sở sự chuyển tiếp quang học, và do đó việc thể hiện được cải thiện về độ chính xác :

- Phương án 1 : Chọn một chuyển tiếp nguyên tử quang học đơn thay cho Δν_Cs và thiết lập tần số của nó (ν_Xy) như là định nghĩa mới của giây.

- Phương án 2 : Sử dụng trung bình hình học có trọng số của các tần số thuộc những chuyển tiếp nguyên tử xác định để tạo nên một hằng số định nghĩa mới.

Phương án thứ ba dựa vào một hằng số cơ bản cũng đã được xem xét :

- Phương án 3 : Cố định trị số của một hằng số cơ bản, ví dụ như khối lượng electron (m_e). Tuy nhiên, phương án này được xem là không thực tế ở trạng thái hiện nay của khoa học và công nghệ. Giá trị của các hằng số cơ bản hiện nay được biết với độ không đảm bảo (1,9.10^-12 đối với hằng số Rydberg hoặc 3,0.10^-10 đối với m_e) lớn hơn một vài bậc so với các thể hiện của đơn vị thời gian SI hiện hành (một vài phần 10¹⁶) và thậm chí còn xa hơn nữa so với khả năng của các chuẩn tần số quang học (10^-18 hoặc tốt hơn).

Mỗi lựa chọn này đều sẽ ảnh hưởng đến định nghĩa của các đơn vị cơ bản khác, ngoại trừ đơn vị mol.   

4. Điều gì sẽ sảy ra đối với chuẩn xesi sau khi định nghĩa lại giây ?

Sau khi định nghĩa lại giây, chuẩn xesi sẽ có một độ không đảm bảo tăng thêm (khoảng 1x10^-16), nhưng độ không đảm bảo này sẽ chỉ có ý nghĩa trong độ không đảm bảo được ấn định cho các chuẩn xesi tốt nhất ví dụ như các vòi phun. Các vòi phun xesi sẽ trở thành đại diện thứ cấp của giây.

5. Tôi có thể cần thực hiện những hành động nào trước khi định nghĩa lại giây ?

Phụ thuộc vào thời gian pháp định được xác định thế nào trong luật pháp quốc gia của bạn, có thể cần phải làm việc với các nhà lập pháp của bạn để sửa lại định nghĩa này. Biểu thời gian hiện tại cho phép có ít nhất 4 năm để thực hiện điều này.

Giáo dục cộng đồng sử dụng và các bên liên quan về định nghĩa lại được thực hiện hiệu quả nhất bởi các NMI địa phương của họ. Các dự án của CCTF cung cấp tài nguyên để giúp thực hiện trách nhiệm này.

Các phòng thí nghiệm thời gian được khuyến khích xem xét việc thể hiện giây SI bằng cách sử dụng định nghĩa mới trong các kế hoạch phía trước của họ. Việc cải tiến các liên kết truyền thời gian cũng cần thiết để nhận được đầy đủ những lợi ích của các đồng hồ tốt hơn.

6. Tôi có cần thay thế các chuẩn xesi của tôi không sau khi định nghĩa lại giây ?

Không. Dù các chuẩn tần số quang học sẽ trở thành đại diện đầu của giây, xesi sẽ vẫn còn là chuẩn thứ. Liên kết chuẩn đối với các chuẩn xesi vẫn sẽ được cung cấp qua Thông báo-T (Circular-T).   

7. Các chuẩn xesi vẫn sẽ được chấp nhận đưa vào UTC sau khi định nghĩa lại giây ? 

Đúng vậy. Tình trạng chính xác của các chuẩn xesi sẽ phụ thuộc vào phương án định nghĩa lại được lựa chọn. Nhưng sau khi định nghĩa lại, các chuẩn đầu xesi trước đây sẽ được xem là chuẩn thứ và được bao gồm trong UTC giống như các chuẩn thứ đang được sử dụng để điều khiển EAL.

Nhóm khoảng 450 đồng hồ đóng góp vào UTC đã hòa lẫn các đồng hồ xesi tia nhiệt thương mại với các maser hydro, kết quả là thang thời gian EAL đang được điều khiển bằng các phép đo chuẩn tần số đầu và thứ để có được TAI và cuối cùng là UTC. Định nghĩa lại sẽ không có ảnh hưởng trực tiếp đến tình hình này.

8. Tiêu chí để quyết định xem chúng ta đã sẵn sàng cho việc định nghĩa lại là gì ?

Lộ trình định nghĩa lại giây SI dựa trên cơ sở một chuyển tiếp quang học đã được ấn định tại Phiên họp lần thứ 21 của CCTF năm 2017. Nhóm đặc nhiệm của CCTF thành lập năm 2020 đã cải tiến và cập nhật phương án này. Để chọn lựa định nghĩa mới tốt nhất và thiết lập một dòng thời gian, tiêu chí và các điều kiện đã được xác định như là một phần của lộ trình đảm bảo để định nghĩa lại :

• Đem lại sự cải tiến tức thời về độ chính xác khoảng 10 – 100 x, với cải tiến lớn hơn có thể có trong dài hạn ;
• Đảm bảo tính liên tục của định nghĩa dựa vào xesi ;
• Đảm bảo tính liên tục sẵn có của giây SI mới, cho phép cải tiến tức thời chất lượng của TAI và UTC(k) ;
• Được các NMI và các bên liên quan chấp nhận, cho phép quảng bá rộng rãi đơn vị đến người sử dụng.

Theo những đường hướng này, đã thiết lập 8 tiêu chí bắt buộc phải được đáp ứng trước khi định nghĩa lại. Việc hoàn thành các tiêu chí bắt buộc dựa vào sự tiến bộ của các chuẩn tần số quang học tin cậy và hiệu suất cao và các kỹ thuật truyền thời gian và tần số cần thiết để thể hiện định nghĩa mới và truyền dẫn nó tới người sử dụng, bao gồm việc đóng góp các chuẩn tần số quang học cho Thời gian Nguyên tử Quốc tế (TAI).

Cùng với đó, đã thiết lập 6 điều kiện phụ thêm nêu các công việc thiết yếu phải đạt được mức độ tiến bộ hợp lý vào thời điểm định nghĩa lại, với cam kết của các bên liên quan về sự tiếp tục các nỗ lực của họ đối với những hoạt động liên quan.

Các chỉ số thực hiện cũng đã được xác định để đánh giá mức độ hoàn thành tiêu chí bắt buộc, đưa ra các lưu ý về những việc còn tồn tại để hoàn thành tiêu chí và cuối cùng là quyết định xem khi nào thay đổi định nghĩa.

Chi tiết kỹ thuật của những vấn đề trên xin tham khảo https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1681-7575/ad17d2/pdf   

                                                                                                                                                                                                          Nguồn : BIPM