Наука и технологии

Физики из Национального института стандартов и технологий (США) сконструировали оптические атомные часы, которые накапливают ошибку в одну секунду более чем за 3,7 миллиарда лет. До этого момента эталоном частоты считались цезиевые часы NIST-F1, которые ошибались на секунду "всего" за 100 миллионов лет.

Такое разительное улучшение характеристик объясняется использованием иона алюминия 27Al+, у которого интересующий ученых переход 1S0-3Р0 совершается на частоте в 1,121 ПГц (петагерц - 10 в пятнадцатой степени герц). Соответствующая частота в случае цезия равняется лишь 9,2 ГГц (гигагерц - 10 в девятой степени герц) - а значит, такие часы делят секунду на меньшее число частей и обеспечивают меньшую точность.

Это второе устройство в серии так называемых часов с квантовой логикой. Первый вариант, представленный в 2008 году, также использовал ион алюминия, который исследователи располагали в электромагнитной ловушке на расстоянии четырех тысячных долей миллиметра от иона 9Ве+, испускающего фотоны в условиях эксперимента.

В новом варианте этих часов бериллий заменен ионом 25Mg+, который в большей степени соответствует алюминию по массе. Сравнив оба устройства более 50 раз, варьируя длительность периода сравнения от 15 минут до 3 часов, физики выяснили, что они "тикают" практически с одинаковой частотой, однако новый вариант более чем вдвое превосходит старый по точности.

Подобные часы уже сейчас применяются для оценки возможных изменений некоторых фундаментальных физических констант (к примеру, постоянной тонкой структуры).