Благодаря своей исключительной точности, атомные часы используются во множестве чувствительных сфер: от навигации до космологии.
Сверхточные часы используются во множестве областей — от спутниковой навигации до поиска темной материи. Каждое новое поколение таких приборов открывает свежие возможности: например, позволяет с невероятной точностью картировать изменения гравитационного поля Земли. Новые часы могут также стать основой для переопределения самой секунды как единицы времени.
Устройство, созданное специалистами Национального университета Сингапура представляет собой оптические атомные часы на основе редкоземельного металла лютеция. Они в четыре раза точнее предыдущего рекордсмена — часов на ионах кальция. «Впечатляет не только точность, но и то, что команда сравнила выходные данные своих часов для проверки результата», — отмечает Дэвид Лейбрандт, физик из Калифорнийского университета в Лос-Анджелесе, который также работает над сверхточными часами.
Принцип работы основан на фундаментальном свойстве ионов лютеция — частоте света, которая заставляет электрон переходить в возбужденное состояние с более высокой энергией. Ученые непрерывно наблюдают за одним ионом и настраивают лазер на точную частоту, которая запускает этот переход. Затем колебания лазера используются для отсчета времени.
Крупный план внутреннего строения часов на атомах лютеция, которые являются самым точным хронометром в мире.Разработчики не только рассчитали точность своих часов, но и проверили ее, сравнив два идентичных устройства друг с другом. «Если у вас только одни часы — как вы узнаете, что они точные?» — говорит руководитель группы Мюррей Барретт. Показания двух часов совпали до девятнадцатого знака после запятой — это самое точное сравнение часов, которое когда-либо проводилось.
Лютеций оказался особенно удачным выбором для создания атомных часов. По сравнению с другими элементами, которые часто используются в таких приборах, иттербием и стронцием, он гораздо менее чувствителен к колебаниям температуры и магнитных полей — факторам, которые могут влиять на частоту переходов и снижать точность. Кроме того, часы на лютеции работают при комнатной температуре и требуют только коммерчески доступных лазерных технологий.
Новые часы могут сыграть ключевую роль в переопределении секунды, которое метрологи планируют провести не ранее 2030 года. Оптические часы, которые работают на частотах видимого света, осциллируют быстрее, чем использующиеся с 1967 года приборы на микроволновых частотах, что позволяет точнее делить время на отрезки.
Ранее ученые нашли способ сделать ядерные часы в 10 раз точнее.
Источник новости: hi-tech.mail.ru
