Атомные часы на основе лазера измерят эталон секунды с повышенной точностью
Для точнейшего измерения времени сейчас используются атомные часы, но ученые разработали еще более точный механизм – часы на оптической решетке. Они теряют одну секунду лишь в 300 миллионов лет – это в три раза точнее, чем современные атомные часы, сообщает BBC.
Когда-то критерием измерения времени было вращение Земли: один оборот равняется суткам. Но, поскольку наша планета слегка раскачивается из сторону в сторону во время вращения, некоторые короче или длиннее других.
Атомные часы оказались более точным методом измерения времени. Именно на них, начиная с 1960-х годов, высчитывается секунда в Международной системе единиц. Как в старинных часах движение маятника используется для измерения времени, атомные часы опираются на регулярные «вибрации» атомов. Выбираются атомы элементов, минимально чувствительных к внешним воздействиям – например, цезия. Облака атомов цезия подвергаются излучению ультракоротких волн, заставляющих их осциллировать. Часы же новой конструкции подвергают атомы стронция воздействию света.
Доктор Джером Лодевик (Jerome Lodewyck), сотрудник Парижской обсерватории, рассказывает: «в наших часах используются лучи лазера. Они генерируют колебания с куда большей скоростью, чем микроволновое излучение. В некотором смысле мы теперь можем поделить время на более короткие интервалы, и, следовательно, измерить его с большей точностью». Возможно, в будущем именно такие часы будут определять эталон секунды.
Оптические часы в три раза более точны, чем атомные часы на основе цезия-133, которые теряют одну секунду в 100 миллионов лет. Ученые сравнили их не только с атомными часами, но и друг с другом: оказалось, что они также очень стабильны.
«Например, возьмите ваши наручные часы. Сегодня они на одну секунду отстают, а завтра на ту же секунду забегают вперед – значит, они нестабильны. Но при этом они могут сохранять высокую точность, если больше миллиона дней они показывают точное время», - объясняет доктор Лодевик. Важно измерять как точность, так и стабильность, добавил ученый.
Исследователи также разрабатывают другое изобретение – ионные часы. Они теряют одну секунду один раз за несколько миллиардов лет, но, так как они рассчитывают время по движению одного-единственного иона, они пока еще недостаточно стабильны для использования вне лаборатории.
Данные исследования опубликованы в журнале Nature Communications.
Артём Космарский nauka21vek.ru