Атомний годинник встановлює новий рекорд хронометражу

Neue Uhr міг навіть виміряти спотворення часу Ейнштейна через земну гравітацію

Для перевірки температури атомного годинника у вакуумну камеру вводяться два спеціальні термометри, які тут бачать. © Marti / JILA
читати вголос

Достатньо точно для спотворення часу Ейнштейна: американські дослідники сконструювали атомний годинник, який би не пройшов ні секунди до, ні після навіть 15 мільярдів років. Годинник, заснований на атомах стронцію, настільки точний і точний, що ви навіть можете використовувати його для вимірювання того, чи проходить час на горах швидше, ніж у долині - ефект, передбачений Ейнштейном. Таким чином, атомний годинник відкриває абсолютно нові можливості фізичних вимірювань, зазначають дослідники журналу "Nature Communications".

З часу Ейнштейна ми знаємо, що час - це не абсолютна величина: якщо тіло рухається майже зі швидкістю світла, час проходить повільніше. А також натягується час більшої сили тяжіння, наприклад біля чорної діри. Навіть на Землі цей час відбувається спотворення, тому що на гірських вершинах сила земної сили трохи менше, ніж у долині. Але поки цей крихітний ефект не був вимірюваним - годинник був недостатньо точним.

Атоми стронцію в лазерному світлі

Але це може змінитися зараз. Тому що вперше дослідники побудували атомний годинник, який може виміряти ці хвилинні спотворення часу. "Їх продуктивність є достатньо точною, щоб виміряти спотворення часу, яке виникне, якби годинник було піднято всього на два сантиметри від поверхні", - пояснює Джун Єв з Національного інституту стандартів і технологій (NIST).

Вже минулого року він та його колеги представили новий атомний годинник на основі атомів стронцію, а не атомів цезію, як це робило більшість із них до сьогодні. У цьому годиннику кілька тисяч атомів стронцію надзвичайно охолоджені і утримуються в оптичній сітці лазерного світла. Потім вони опромінюються іншим лазером, який запускає зміну енергетичного стану атомів на певній довжині хвилі. У стронцію це відбувається з частотою 430 трлн коливань в секунду - тому ця кількість коливань є мірою на одну секунду.

Точніше і точніше, ніж будь-коли

Тепер дослідники додатково оптимізували цей атомний годинник. Це втричі точніше, ніж це було раніше - за 15 мільярдів років він навіть не відставав би і не діяв на фактичний час. Також збільшилася точність нового годинника - значення, яке вказує, наскільки мало відрізняються окремі «кліщі». Тут дослідники досягли покращення на 50 відсотків. дисплей

Новий годинник "Стронцій" є на сьогодні найбільш точним та точним у всьому світі, як повідомляють Є та його колеги. Новий атомний годинник може не тільки підвищити точність розміщення систем, але й відкриває нові способи більш точного вимірювання основних фізичних явищ, таких як розтягнення часу.

Наприклад, можна було б використовувати мережу таких атомних годин для вимірювання гравітаційного поля Землі на основі спотворення часу. "Цей годинник дуже близький до мети бути корисним для релятивістської геодезії", - пояснюють дослідники. Також з ним можуть бути можливі квантові фізичні вимірювання. (Nature Communications, 2015; doi: 10.1038 / ncomms7896)

(Національний інститут стандартів і технологій (НІСТ), 22.04.2015 - НВО)