Инженеры научились сверхточно определять время по потокам космических частиц
Для большинства из нас ежедневный хронометраж может отставать на несколько секунд, не вызывая серьезных драм. Но в более научных, промышленных и технологических сценариях различия в масштабе наносекунд могут иметь решающее значение. Точное определение времени требует сети GPS и атомных часов, но эти системы дороги и не работают везде — особенно под землей или под водой.
Новая технология, описанная исследователями U Tokyo, предназначена для решения обеих проблем. Ученые назвали ее космической синхронизацией времени (CTS), и она работает, отслеживая космические лучи в небе.
Влияние лучей из космоса
Космические лучи постоянно приходят из глубокого космоса, и когда они достигают Земли, то взаимодействуют с частицами в атмосфере, превращая их в поток других частиц. Одной из образующихся частиц являются мюоны, обладающие высокой энергией, позволяющей им проходить сквозь большую часть материи, поэтому они проникают на несколько километров вглубь поверхности Земли и океанов.
Система CTS будет использовать детекторы мюонов для чрезвычайно точной синхронизации набора часов, даже если некоторые из них будут находиться под землей или под водой. Процесс начинается на высоте около 15 км, где космические лучи впервые взаимодействуют с атмосферой и производят поток частиц, в том числе мюонов. Эти мюоны, каждый из которых имеет определенную сигнатуру, основанную на конкретном событии космических лучей, которое их породило, могут распространяться на площади в несколько квадратных километров, и любые устройства CTS в этом диапазоне могут быть синхронизированы с одним и тем же потоком с допуском менее 100 наносекунд.
Может показаться, что этот метод основан на большом количестве случайностей (все равно, что пытаться синхронизировать удары молнии), но команда говорит, что эти столкновения космических лучей с атмосферой происходят чрезвычайно часто по всей планете — около 100 раз в час на каждый квадратный километр. Это означает, что сеть систем CTS может обслуживать большую часть мира, включая места, недоступные для GPS.
Команда уверяет, что есть и другие преимущества. CTS намного дешевле, чем GPS: детекторы мюонов стоят всего 100 долларов США каждый, вместо сотен тысяч для атомных часов. А поскольку комические лучи невозможно создать искусственно, системы CTS должны быть гораздо более защищены от взлома, чем GPS.