Il secondo che usiamo ogni giorno sembra una misura definitiva, ma la sua definizione scientifica potrebbe cambiare. Oggi l'unità di tempo del Sistema internazionale si basa su una transizione a microonde dell'atomo di cesio-133. Gli orologi ottici lavorano invece a frequenze molto più alte e possono raggiungere una precisione superiore.
Il passaggio decisivo, però, non consiste soltanto nel costruire l'orologio più preciso del mondo. Una nuova unità deve poter essere riprodotta da laboratori diversi e confrontata in modo affidabile tra Paesi. Un esperimento europeo ha collegato sette orologi ottici in quattro nazioni attraverso una rete in fibra, ottenendo rapporti di frequenza coerenti con incertezze che arrivano all'ordine di 10^-18.
Nel progetto ha un ruolo anche la metrologia italiana. Science Official ha ricostruito il confronto europeo, mentre l'INRiM ha spiegato come collegamenti di questo tipo possano contribuire al percorso internazionale verso una futura ridefinizione del secondo.
La fibra ottica permette di trasferire un riferimento di frequenza tra laboratori molto distanti con una stabilità che sarebbe impossibile ottenere trasportando fisicamente gli apparati. Gli orologi ottici sono sistemi complessi: laser, camere a vuoto, atomi raffreddati e controlli ambientali devono funzionare insieme. Metterli in rete significa verificare se misurano davvero la stessa cosa quando sono separati da centinaia o migliaia di chilometri.
A questi livelli di precisione entra in gioco anche la relatività generale. Due orologi posti ad altezze diverse nel campo gravitazionale terrestre scorrono a velocità leggermente differenti. La quota e il potenziale gravitazionale del laboratorio non sono quindi dettagli geografici, ma dati necessari per interpretare il confronto. La stessa sensibilità rende gli orologi ottici interessanti anche per la geodesia, perché possono rilevare differenze molto piccole nel campo gravitazionale.
Per cittadini e imprese una ridefinizione del secondo non cambierebbe la durata percepita di un minuto. Gli effetti sarebbero nell'infrastruttura di riferimento: telecomunicazioni, navigazione, sincronizzazione di reti e misure scientifiche potrebbero beneficiare nel tempo di standard più precisi e più facilmente confrontabili.
Resta da decidere quale transizione atomica, o quale insieme di transizioni, dovrà essere usato come riferimento internazionale. Prima di una scelta formale servono confronti ripetuti, robusti e indipendenti. Il risultato europeo mostra che una condizione fondamentale è già alla portata: laboratori diversi possono collegare orologi ottici reali e ottenere accordi a un livello di precisione che fino a pochi anni fa apparteneva soprattutto agli esperimenti di frontiera.
