Американские учёные создали самые точные в мире атомные часы, измеряющие время с 19-значным прецизионом после запятой. Это устройство не только установит новый рекорд, но и позволит переопределить секунду, а также проверить фундаментальные константы Вселенной.
Unsplash
Учёные из Национального института стандартов и технологий создали атомные часы, превосходящие все предыдущие по точности измерения времени — до девятнадцатого разряда после запятой.
Как сообщила Пресс-служба NIST сообщает, что этот успех, полученный после двадцати лет исследований, может привести к изменению определения секунды и открытию новых физических явлений.
Стареют ли астронавты в космосе быстрее или медленнее земляне?
В скором времени ожидается самое короткое время суток в мировой истории. Когда это произойдет?
Устройство основано на взаимодействии двух ионов: алюминия и магния. Это сочетание функционирует по принципу квантовой логической спектроскопии. Ион алюминия имеет стабильную частоту колебаний и меньше подвержен влиянию внешних воздействий, чем цезий — нынешний эталон времени. Но у него есть недостаток: его сложно охлаждать и исследовать с помощью лазеров.
В данном случае помощь оказывает ион магния, который легко управляется лазерами и выполняет роль «помощника»: он охлаждает алюминий и позволяет ученым определять его состояние. Исследователи объясняют, что ионы движутся вместе, а состояние алюминия считывается через магний.
Новые часы оказались на 41% точнее Новый рекорд в 2,6 раза стабильнее всех существующих ионных аналогов. Ученым пришлось устранить множество физических помех для достижения такой точности. Одна из проблем заключалась в микродвижении ионов в ловушке из-за электрических возмущений. Проблему решили, установив ловушку на алмазной подложке и покрыв электроды утолщенным слоем золота.
Водород, выделявшийся из стальных стенок вакуумной камеры, стал ещё одной неожиданной преградой. мешал стабильной работе часовПереход от стали к титану уменьшил содержание водорода на 150%. Это даёт возможность выполнять эксперименты в течение суток без остановки, вместо того чтобы перезапускать систему каждые полчаса.
Важнейшим этапом стало подключение системы к высокостабильному лазеру из лаборатории JILA по оптоволоконной линии протяженностью 3,6 км. Это увеличило время зондирования ионов с 150 миллисекунд до одной секунды, сократив время измерений с трех недель до полутора суток.
Такая точность открывает новые возможности для науки. Часы можно применять для… пересмотра определения секундыЦелью является проведение высокоточных гравитационных измерений и проверка фундаментальных физических постоянных.
Эта платформа создает базу для масштабируемых квантовых систем и экспериментов, выходящих за рамки Стандартной модели физики.