Створені рекордно точні атомні годинники

Опубликованно 17.01.2019 00:54

Не так давно фахівці американського Національного інституту стандартів і технологій (National Institute of Standards and Technology, NIST) завершили створення нових атомних годин. Проведені за допомогою установки експерименти показали, що нові годинники мають рекордними показниками відразу по трьом основним характеристикам. Це, в свою чергу, означає, що за допомогою цих годин можна провести дуже тонкі вимірювання, такі, як вимірювання просторово-часових спотворень, що виникають внаслідок неоднорідності гравітаційного поля Землі, вимірювання дуже слабких сигналів від невловимою темної матерії і багато іншого.

Ядром нових атомних годин є одна тисяча атомів ітербій, які утримуються в межах "сітки" складається з променів лазерного світла. Енергія цих променів змушує атоми коливатися подібно метроному, вони постійно переходять від одного енергетичного стану до іншого і навпаки. Нова технологія вимірювання цих коливань, плюс синхронна робота відразу тисячі атомів дозволяють новим годинником відраховувати час з неймовірною точністю. Одна секунда помилки накопичиться в таких годинах більш ніж за 300 мільйонів років.Як вже згадувалося вище, новий годинник мають рекордні показники за трьома параметрами, систематичної невизначеності, стабільності й повторюваності, що було отримано за допомогою нових технологій теплової та електричної захисту. Систематична невизначеність показує, наскільки точно "тікі" атомних годин відповідають коливанням атомів. Згідно з виміряними значеннями, нові годинник забезпечують систематичну невизначеність на рівні 1.4 частини на 10^18.

Показник стабільності визначає, на яку величину змінюються "тікі" годин протягом тривалого часу. В даному випадку стабільність склала 3.2 частині на 10^19 на добу. Показник повторюваності був виміряний шляхом порівняння синхронної роботи двох однакових атомних годин. Під час експериментів вченим NIST вдалося зареєструвати не більше 10-18 випадків відхилення частоти на 10^18 циклів роботи годин.Згадані вище показники, що мають відношення до точності роботи нових годин, дозволять за допомогою цих годин провести ряд дуже тонких вимірювань. Наприклад, вимір так званого геоїда (гравітаційної форми нашої планети) може бути проведено за допомогою нових иттербиевых годин з безпрецедентною точністю в 1 сантиметр. Ці ж атомні годинники можуть бути використані для детектування і вимірювання параметрів гравітаційних хвиль, більш високочастотних, ніж хвилі, які здатні вловлювати детектори типу LIGO. Але найголовнішою можливістю, які нові годинник нададуть ученим, є можливість реєстрації сигналів від темної матерії, яка проявляється у нашому світі тільки за рахунок створюваних нею сил гравітації.

Нагадаємо, раніше повідомлялося, що в інтернеті збирають гроші на перші атомні наручний годинник.

Категория: Наука