Иттербиевые атомные часы поставили рекорд стабильности

В Национальном институте стандартов и технологий (NIST) в США хранятся самые стабильные в мире часы. Они измеряют время благодаря колебаниям атомов иттербия, которые выполняют роль своеобразного маятника или метронома. Точность их настолько высока, что если бы часы завели в момент Большого взрыва, то погрешность до сих пор была бы пренебрежимо малой.

Стабильность часов измеряется по тому, насколько точно совпадает промежуток времени, который проходит между двумя соседними колебаниями атомов. В данном случае самая большая разница составляет две квинтиллионных (единица и 18 нулей) доли, а это в десять раз меньше, чем у предыдущего рекордсмена по стабильности среди атомных часов.

Такой сверхточный прибор может быть использован не только для измерения времени и установления стандарта секунды, но и для многих других измерений количественных величин, таких как гравитация или температура.

Иттербиевые часы работают благодаря 10 тысячам атомов редкого химического элемента, охлаждённым до 10 микрокельвинов — 10 миллионных долей градуса выше абсолютного нуля.

Атомы заключены в ловушку оптической решётки, которая по форме напоминает стопку бубликов из лазерных лучей. Другой лазер колеблется 518 триллионов раз за секунду, благодаря чему обеспечивается переход между двумя энергетическими уровнями в атомах. По словам физиков, такая высокая стабильность достигается именно благодаря большому количеству атомов в часах.

Первоначальная модель иттербиевых часов NIST была создана ещё в 2003 году, после чего учёные разработали ещё одну. Обе модели подвергались многочисленным модификациям. Самой значительной из них была разработка лазера с ультранизким уровнем шума для возбуждения атомов. Эта методика была создана специально для подавления разрушительных эффектов, вызванных столкновениями атомов.

Рекорд стабильности, поставленный иттербиевыми часами, отличается от установленного стандарта часов NIST-F1, а также стандарта экспериментальных оптических часов NIST, основанных на единичных ионах (алюминиевые квантовые часы и меркуриевые ионные часы).

Учёные Национального института стандартов и технологий планируют измерить точность иттербиевых часов в ближайшее время.

Также по теме:
Физики протестировали сверхточные атомные часы
Учёные предложили самые точные в мире часы
Ученые нашли самые точные часы в мире
Самым точным в мире часам придумали ещё одно применение