Новые сверхточные атомные часы могут изменить определение секунды

Международный прототип килограмма (эталон килограмма), который сделан из сплава платины и иридия, надежно спрятан в штаб-квартире Международного бюро мер и весов в Севре, Франция. Единственной целью прототипа остается определение одной из семи основных единиц Международной системы единиц – килограмма. Эталон килограмма остается артефактом, который имеет большое значение для человечества. Измерение массы с высокой точностью является очень важной задачей только для небольшого количества ученых, занятых в различных отраслях конкретной науки. Но что большинство скажут о времени?

часы оптической решетки

С определением точного времени каждый из нас сталкивается ежедневно. Современные устройства, которые используют секунду как стандарт для определения времени, достаточно точны. Стабильность атомных часов, в которых учитывается эффект релятивистского замедления времени, обычно лежит в пределах 10 в −16 степени и является наилучшей среди всех существующих на сегодня типов часов. Большинство думает, что в настоящее время человечество имеет надежное определение секунды, но это далеко не так.

Не так давно в научном журнале Nature Communications появилась довольно интересная статья, посвященная альтернативному методу определения секунды, который снижает погрешность и может установить новый стандарт секунды.

Обычные напольные часы для работы используют колебания маятника, в то время как атомные часы используют более надежные колебания – осцилляции атомов цезия. Напомним, что 1 секунде соответствует 9192631770 таких колебаний. Период этих колебаний замедляется и является более точным, если атомы цезия охлаждены, поэтому в современных атомных часах они охлаждаются почти до абсолютного нуля с помощью микроволнового лазера.

В своей новой работе команда исследователей из Парижской обсерватории представила доказательства, что созданные ими так называемые часы оптической решетки, которые используют стронций вместо цезия, являются в три раза точнее, чем традиционные атомные часы.

Погрешность современных атомных часов в среднем составляет 1 секунду в течение каждых 100 миллионов лет. Ученые утверждают, что новые часы оптической решетки отличаются погрешностью не более 1 секунды в течение каждых 300 миллионов лет. Другими словами, если бы данные часы были запущены в момент Большого взрыва – 13,7 миллиарда лет назад, то в настоящее время их погрешность составила бы всего 45,67 секунды.

Более того, при сравнении двух одинаковых оптических часов ученые получили полную синхронность, что свидетельствует не только о сохранении точного времени в течение долгого периода времени, но и чрезвычайно точного подсчета продолжительности каждой секунды.

Насколько значимыми могут быть изменения? Атомные часы устанавливают несущую частоту для многих радиостанций, а их точность позволяет спутникам системы глобального позиционирования распознавать крошечные различия в определении точного количества времени к моменту поступления сигнала.

Ультранадежные стандарты времени становятся все более необходимыми, так как ученые уже начинают запускать пучки квантовых частиц сквозь Землю в надежде собрать данные на обоих концах. Точность необходима, если в будущем ученые хотят измерить так называемые «телепортации» информации. Это особенно важно для координации спутников, роверов и отправленных на другие планеты астронавтов.

Более точными, чем новые атомные часы оптической решетки являются только часы, которые используют ионы. Правда, их намного тяжелее стандартизировать.

Новый комментарий

Для отправки комментария вы должны авторизоваться или зарегистрироваться.