Современные цезиевые атомные часы, определяющие эталон секунды, точны до 16 знаков после запятой. Ученые из Национального института стандартов и технологий (NIST) же превысили этот показатель в 1000 раз — точность новых часов 19 знаков. Результаты были опубликованы в Physical Review Letters.
Ученые создали самые точные часы в мире! Они ошибаются всего на одну секунду за 30 млрд лет
Американские ученые создали самые точные часы в мире. Их погрешность — всего одна секунда за 30 млрд лет — это в 2,5 раза больше возраста Вселенной.
NIST
Подробнее про атомные часы — читайте в нашем материале!
Кроме того, новые атомные часы на 41% стабильнее предыдущего рекорда. Все это благодаря технологии ионов алюминия.
Как часы работают
В основе часов — один ион алюминия, подвешенный в электромагнитной ловушке. Его электроны «тикают» чаще и более устойчиво, чем у цезия. Они также не боятся магнитных полей и перепадов температуры.
Физик держит в руках модифицированную ионную ловушку для алюминиевых ионных часов.
У алюминия есть «помощник» — ион магния, охлаждающий металл лазером до -273°C. Именно он позволяет считывать показания часов без помех.
Пять лет проб и ошибок: как добились рекорда
В процессе работы над атомными часами ученые столкнулись с рядом проблем.
1. Ионы дрожали в ловушке
Из-за этого специалистам пришлось заменить стальные пластины на алмазные, а также нанести толстый слой золота на электроды.
2. Водород мешал измерениям
Исследователи переделали вакуумную камеру из титана, чем снизили фон в 150 раз. Теперь часы работают неделями без перезарядки.
3. Лазер «дрожал»
Чтобы решить эту проблему, ученые подключились к сверхстабильному лазеру из лаборатории в 3,6 км и использовали оптоволокно под улицами для синхронизации.
Исследователи надеются, что это станет стартом к большим изменениям. С помощью алюминиевых атомных часов можно будет ориентироваться в космосе с погрешностью один см на расстоянии до Луны, проверить фундаментальные законы физики и сделать сверхточные карты гравитации Земли для прогноза землетрясений.