Найточніший годинник в історії збивається на секунду за 300 млрд років роботи

Науковці Університету Вісконсін-Медісон створили атомний годинник на оптичній решітці, який може вимірювати час з точністю, еквівалентною втраті однієї секунди лише за кожні 300 млрд років.

Атомний годинник відстежує резонанс частот атомів (зазвичай атомів цезію або рубідію), повідомляє журнал Nature.

Це дозволяє таким годинникам вимірювати час з величезною точністю. Новий годинник відрізняється більш досконалою конструкцією: він використовує відразу шість атомів стронцію, поєднаних в єдиний «годинниковий механізм». Можливість порівнювати коливання цих атомів забезпечила рекордну точність виміру часу.

Годинник на оптичній решітці вже є найкращим годинником у світі, ми отримуємо такий рівень продуктивності, якого ніхто раніше не бачив. Ми працюємо як над покращенням їхньої продуктивності, так і над розробкою нових додатків, які стануть можливими завдяки цій покращеній продуктивності, — розповів Шимон Колковіц, професор фізики Університету Вісконсін-Медісон та старший автор дослідження.

Як каже Колковіц, пристрій зміг забезпечити рівень точності вимірювань, близький до світового рекорду. Щойно дослідники спрямували лазер лише на один годинник, той призвів до руху електрони у тій же кількості атомів лише за одну десяту секунди.

Коли вчені одночасно посвітили лазером на два годинники в камері і порівняли їх, кількість атомів зі збудженими електронами залишалася однаковою між двома годинами до 26 секунд. Це означає, що фізики можуть проводити значні експерименти набагато довше, ніж дозволяв лазер у звичайних оптичних годинниках.

Зазвичай наш лазер обмежував би продуктивність цього годинника, але оскільки він знаходятися в одному і тому ж середовищі і відчуває однакове лазерне світло, ефект лазера повністю зникає, — сказав Колковіц.

Дослідники також понад тисячу разів виміряли різницю у часі між годинниками. Дві групи атомів, які знаходяться в трохи різних середовищах, будуть рухатися з різною швидкістю — залежно від гравітації, магнітних полів або інших умов. Як і очікувалося, оскільки годинники перебували в двох трохи різних середовищах, їхнє цокання трохи відрізнялося. Так само було з кожною парою з шести мультиплексованих годинників у циклі.

Новий атомний годинник допоможе у пошуках темної матерії та гравітаційних хвиль, оскільки така точність дозволить виявляти найдрібніші зміни гравітаційного поля, на яке має впливати темна матерія.

Джерело: Nature