Двама физици току-що взеха стипендия от 3 милиона долара, за да помогнат за разработването на свръх прецизен часовник, който да позволи на учените да изучават и изследват Вселената както никога досега. Хидетоши Ятори и Джун Йе спечелиха наградата за фундаментална физика през 2022 г. „за изключителен принос към изобретяването и разработването на оптичния решетъчен часовник, който дава възможност за прецизни тестове на основните закони на природата“, обявиха представителите на наградата Breakthrough Prize на 8 септември.

Ятори е базиран в Токийския университет и японския изследователски институт Riken, а Йе е в Университета в Колорадо Боулдър и Националния институт по стандарти и технологии. Дуото работи независимо и ще сподели наградата от 3 милиона долара.

Изследванията на Ятори и Йе бяха ключови за създаването на часовник с оптична решетка, който според представителите на журито зад наградата подобрява точността на отчитане на времето с коефициент 1000. Той би загубил по-малко от 1 секунда, ако работи в продължение на 30 милиарда години - повече от два пъти на възрастта на Вселената.

Оптичните решетъчни часовници са еволюционна стъпка отвъд традиционните атомни часовници, които се основават на квантовите скокове, направени от електрони в енергийни атоми. Всъщност „една секунда“ е официално дефинирана като 9 192 631 770 цикъла на радиацията, която получава електрони в цезиевия атом, за да направи квантов скок.

Атомните часовници първоначално са използвали микровълново честотно излъчване, за да предизвикат тези скокове. Напредъкът дойде със замяната на оптичната светлина, която разполага с честоти около 100 000 пъти по-високи от микровълните. Те позволяват по-голяма точност на отчитане на времето. Измерването им е много по-трудно, но този проблем беше горе-долу решен от технологията за „оптичен честотен гребен“, разработена от Джон Хол и Теодор Хенш, която им спечели Нобеловата награда за физика за 2005 г.

Този напредък помогна за превръщането на оптичния решетъчен часовник в реалност и спечели наградата на Ятори и Йе за пробив във фундаменталната физика. Потенциалните приложения на технологията са многобройни и разнообразни. Например те биха могли значително да подобрят точността на Глобалната система за позициониране (GPS) и други мрежи за сателитна навигация и да позволят по-прецизно насочване на космически сонди.

Технологията може също така да даде възможност за нови тестове на теорията на относителността на Айнщайн - например като позволи на изследователите да изучават по-точно гравитационното разширяване на времето и други ефекти. Оптичните решетъчни часовници също биха могли да помогнат за откриване на гравитационни вълни, предупреждавайки изследователите за малки вариации във времето, предизвикани от тези вълни в пространство-времето.

Снимка: Henze/NASA Ames Research Center

Виж още: NASA надзърна в сблъсъка, който ще доведе до гибелта на нашата галактика