Група физици обявиха един от атомните часовници с най-висока производителност, правени някога.

Твърди се, че уредът измерва времето толкова точно, че ще губи само една секунда на всеки 300 милиарда години, което позволява по-точни измервания на гравитационни вълни, тъмна материя и други физични явления. Проучване, базирано на проведеното от UW-Madison изследване, беше публикувано на 16 февруари в списание Naturе.

„Часовниците с оптична решетка вече са най-добрите часовници в света и тук получаваме това ниво на производителност, което никой не е виждал преди“, казва Шимон Колковиц, професор по физика от Университета на Уисконсин-Медисън и старши автор на изследването. „Работим както за подобряване на тяхната производителност, така и за разработване на нововъзникващи приложения, които са активирани от тази подобрена производителност.“

Най-общо казано, атомните часовници са часовници, които проследяват резонансите на атомните честоти, обикновено атомите на цезий или рубидий. Този процес позволява на такива часовници да измерват времето с висока степен на точност. Атомният часовник за дълбокия Космос на NASA е пример за космически експеримент, който тества технологията в орбита в продължение на две години.

Атомните часовници работят чрез проследяване на енергийните нива на електроните. „Когато един електрон променя енергийните нива, той абсорбира или излъчва светлина с честота, която е идентична за всички атоми на даден елемент“, обясняват от университета в същото изявление. „Оптичните атомни часовници отчитат времето, като използват лазер, който е настроен да съответства точно на тази честота, и те изискват някои от най-сложните лазери в света, за да поддържат точно време.“

Новото изследване създаде мултиплексиран часовник, който разделя стронциевите атоми в една линия в една вакуумна камера. Екипът използва „сравнително лош лазер“, както го нарича Колковиц, който все пак успя да създаде нива на прецизност близо до световния рекорд при измерване.

Ако светят с лазера само на един часовник, лазерът възбужда електрони в същия брой атоми само за една десета от секундата. Но с два часовника едновременно атомите остават възбудени за 26 секунди.

„Обикновено нашият лазер би ограничил производителността на тези часовници“, каза Колковиц. „Но тъй като часовниците са в една и съща среда и изпитват абсолютно същата лазерна светлина, ефектът на лазера отпада напълно.“

След това групата се опита да измери точно разликите между часовниците, тъй като две групи атоми в малко различни среди ще „цъкат“ с различна скорост поради промени в магнитните полета или гравитацията. Екипът проведе експеримента над 1000 пъти, за да измери разликата, като с течение на времето установи по-голяма прецизност в това измерване.

В крайна сметка изследователите откриха разлика в скоростта на тиктакане между два атомни часовника, „която ще съответства на тяхното несъгласие един с друг само с една секунда на всеки 300 милиарда години - прецизно отчитане на времето, което поставя световен рекорд за два пространствено разделени часовника“, казаха от университета.

Снимка: Pikrepo

Виж още: Новият часовник на Ulysses Nardin пренася фазите на Луната на китката ви