Новий атомний годинник відстає всього на одну секунду кожні 300 мільярдів років

За словами вчених, новий атомний годинник відстає всього на одну секунду кожні 300 мільярдів років допоможе у пошуку темної матерії чи гравітаційних хвиль.

Група вчених під керівництвом професора фізики Шимона Колковіца з Університету Вісконсін-Медісоно голосила про створення найбільш високопродуктивних і точних атомних годинників. Автори дослідження повідомили, що прилад вимірює час із похибкою за одну секунду на кожні 300 мільярдів років. Вони запевняють, що це дозволить проводити точніші виміри гравітаційних хвиль, темної матерії та інших фізичних явищ.

«Новий годинник на оптичній решітці вже є найкращим годинником у світі, і тут ми отримуємо такий рівень продуктивності, якого ніхто раніше не бачив. Але ми працюємо як над покращенням їхньої продуктивності, так і над розробкою нових застосувань, які стануть можливими завдяки цьому»,

– Шимон Колковіц.

Атомний годинник є приладом, який відстежує резонанс частот атомів (зазвичай атомів цезію або рубідії). Цей процес дозволяє таким годинникам вимірювати час з високим ступенем точності. Приклад такого пристрою єDeep Space Atomic Clock- Експеримент NASA, запущений у 2019 році для навігації автономних космічних апаратів.

Атомний годинник працює, відстежуючи енергетичні рівні електронів. «Коли електрон змінює енергетичні рівні, він поглинає чи випромінює світло із частотою, однаковою всім атомів певного елемента. Оптичний атомний годинник відраховує час за допомогою лазера, точно налаштованого на цю частоту, і для точного вимірювання часу їм потрібні один з найскладніших лазерів у світі», – пишуть автори нової роботи.

У новому дослідженні було створено мультиплексований годинник, який розділив атоми стронцію на лінію в одній вакуумній камері. Команда використала «щодо паршивого лазера», як назвав його Колковиць, який все ж таки зміг забезпечити рівень точності вимірювань, близький до світового рекорду.

Потім група спробувала точно виміряти різницю між годинником, тому що дві групи атомів у трохи різних середовищах «тикати» з різною швидкістю через зміни в магнітних полях або гравітації. Команда провела експеримент понад тисячу разів, щоб виміряти похибку приладу.

Зрештою, дослідники виявили різницю у швидкості ходу двох атомних годинників, «яка відповідає тому, що вони розходяться один з одним всього на одну секунду кожні 300 мільярдів років». Вони наполягають, що це світовий рекорд для двох просторово розділених годинників.

Нагадаємо, раніше ми писали про новий атомний годинник на базі тривимірної оптичної решітки буде володіти високою точністю і стабільністю.