Ученые из Национального института стандартов и технологий (США) создали самые точные оптические атомные часы в мире. Они способны отсчитывать время с точностью до 19 знаков до запятой.
Главными свойствами оптических часов являются точность (способность наиболее близко измерять идеальное «истинное» время, также известное как систематическая неопределенность) и стабильность (эффективность измерения времени, связанного с систематической неопределенностью). Новые часы на 41% улучшили предыдущий рекорд точности. Они также в 2,6 раза стабильнее, чем любые другие ионные часы.
Ученые тщательно усовершенствовали каждый элемент часов, от лазера до вакуумной камеры. Работа устройства основана на ионах алюминия. Они менее чувствительны к температуре и магнитным полям и обеспечивают большую стабильность, чем цезий.
Однако алюминий трудно охлаждать и исследовать с помощью лазеров, что необходимо для атомных часов. Поэтому ионы алюминий объединили с магнием. Систему взаимодействия ионов назвали квантово-логической спектроскопией.
Ионы удерживали в специальной ловушке. Чтобы избежать избыточного движения ионов, ученые установили ловушку на толстую алмазную пластину. Изменение золотого покрытия электродов помогло устранить дисбаланс электрического поля и снизить сопротивление. Вакуумную камеру для часов изготовили из титана.
Благодаря усовершенствованиям ученые смогли измерять ионы в течение целой секунды. Предыдущий рекорд составлял 150 миллисекунд. Время, необходимое для измерения с точностью до 19-го знака после запятой, сократилось с трех недель до полутора суток, сообщает Physical Review Letters (PRL).
Ранее ученые представили первый в мире прототип ядерных часов. Они основаны на «тиканье» атомов, когда они переключаются между энергетическими состояниями при лазерной стимуляции. Считается, что ядерные часы гораздо точнее и стабильнее атомных. Однако создать их крайне сложно.