В стремежа си да направят отчитането на времето още по-прецизно изследователи от шест европейски страни обединиха усилията си, за да сравнят едновременно десет свръхпрецизни оптични часовника - нещо, което никога досега не е правено в такъв мащаб. Тези часовници, които използват лазери, за да измерват как атомите прескачат между енергийните нива, са много по-точни от традиционните цезиеви атомни часовници. Всъщност оптичните часовници биха могли да губят или печелят по-малко от секунда в продължение на милиарди години.

За да провери доколко тези часовници се съгласуват помежду си, екипът провежда 38 измервания, известни като съотношения на честотите. Четири от тях никога досега не са били правени директно, а много от тях са извършени с по-голяма точност от всякога. Експериментът ни помага да се доближим до осъвременяването на начина, по който светът определя една секунда, като евентуално се премине от цезиеви часовници към оптични.

Хелън Марголис от Националната физическа лаборатория на Обединеното кралство заяви: „Точните времеви и честотни сигнали, осигурявани от атомните часовници, са от съществено значение за много ежедневни технологии като GPS, управлението на енергийните мрежи и синхронизирането на финансовите транзакции.“

Свързването на тези часовници на дълги разстояния е трудно. Учените използваха два метода за свързване: GPS сигнали от спътници и специални кабели от оптични влакна. GPS е бил достъпен за всички часовници, но не е предлагал най-добрата точност поради проблеми с шума и сигнала. Връзките от оптични влакна, използвани във Франция, Германия и Италия, предлагаха 100 пъти по-добра точност, но можеха да покриват само къси разстояния. За часовниците в една и съща лаборатория, като тези в Германия и Обединеното кралство, късите оптични кабели помогнаха да се намали неопределеността още повече.

Резултатите са публикувани в Optica - списание, посветено на оптичните науки. Екипът също така разгледал как различните съотношения на честотите се сравняват в различните системи, за да забележи евентуални несъответствия или модели.

„Тези измервания предоставят изключително важна информация за това каква работа все още е необходима, за да могат оптичните часовници да достигнат точността и надеждността, необходими за използване в международното измерване на времето“, каза Марко Пицокаро от италианския институт INRiM. Той добави, че уредбата действа като разпределена лаборатория, която може да се използва за по-дълбоки физични изследвания, като например търсене на тъмна материя или проверка на основите на физиката.

Координирането на всичките десет часовника и синхронизирането им в шест държави изискваше много подготовка. Някои резултати не съвпаднаха с прогнозите, но наличието на толкова много часовници, работещи заедно, помогна да се открият грешките.

„Не всички резултати потвърдиха това, което очаквахме, и наблюдавахме някои несъответствия в измерванията“, казва Рейчъл Годун от NPL. „Въпреки това, сравняването на толкова много часовници наведнъж и използването на повече от една техника за свързване на часовниците улесни идентифицирането на източника на проблема.“

Изследователите казват, че е необходима още работа, за да се намали неопределеността на измерванията и да се гарантира, че тези оптични часовници ще останат надеждни във времето. Ако това се случи, скоро тези часовници ще могат да станат тези, които използваме за определяне на времето по целия свят. Както казва Томас Линдвал от финландския институт VTT MIKES: „С координиран набор от измервания става възможно да се провери последователността, като същевременно се предоставят по-надеждни резултати.“

Снимка: Unsplash

Виж още: The Turbo: Новата машина на Bo е най-бързият скутер в света със скорост от 160 км/ч