Самые точные в мире часы разработаны американскими учеными

Физики Национального института стандартов и технологий (NIST) в США разработали улучшенную версию экспериментальных атомных часов на базе атома алюминия. Теперь, это самые точные в мире часы: их точность почти вдвое выше, чем у предыдущей модели на базе атома ртути. Ошибка в одну секунду в новых часах накопится не раньше, чем через 3,7 миллиарда лет.

Принцип действия «часов с квантовой логикой» позаимствован из технологий, применяемых в квантовых компьютерах. В часах NIST в качестве входного сигнала берется одно из двух состояний иона алюминия (в зависимости от энергетического уровня), запертого в «ловушку» электромагнитного поля. Информация о состоянии иона алюминия передается «иону-партнеру», в зависимости от который он выдает легко регистрируемый сигнал.

Основная задача при создании подобных часов заключается в настройке воздействующего на ион алюминия лазера на максимально точную частоту, соответствующую переходу иона из состояния «0» в состояние «1». Фактически, измеряемое «тиканье» часов определяется не ионами, а точно настроенной средней частотой лазерного луча.

Новые часы являются второй, усовершенствованной версией «часов с квантовой логикой», также разработанных в институте NIST. От оригинальной версии часы отличаются другим типом «иона-партнера». Алюминий – это исключительно стабильный источник такта для часов, но его свойства и частоту перехода между состояниями достаточно сложно определить с помощью лазера. В первой версии часов использовался ион бериллия, как более легкий и компактный, но он оказался менее эффективной парой для алюминия.

Улучшенные часы почти вдвое точнее предыдущей версии часов на основе атома ртути. Кроме того, их точность значительно выше точности действующего национального эталона времени США - цезиевых часов NIST-F1, которые ошибаются на одну секунду раз в 100 миллионов лет.

Поскольку определение секунды (в Международной системе измерений СИ) основано на атоме цезия, цезий остается «законодателем» официальных стандартов времени. Формально, ни одни часы не могут быть точнее часов на основе цезия, таких как NIST-F1.

Часы имеют множество применений. Сверхточные часы незаменимы при совершении измерений для определения возможных изменений фундаментальных «констант» и проверке законов физики, таких как теории относительности Эйнштейна. Часы нового поколения могут привести к появлению новых типов гравитационных датчиков для исследования подземных природных ресурсов. Среди других возможных применений: сверхточная автоматизированная навигация, например, для осуществления посадки самолетов по GPS.

Оригинальные часы NIST, принцип их работы и сравнение с часами на основе ртути описаны на сайте NIST: http://www.nist.gov/public_affairs/releases/logic_clock/logic_clock.html

Национальный Институт Стандартов и Технологий (США) (англ. The National Institute of Standards and Technology (NIST)) — основан в 1901 году и до 1988 года известен как Национальное бюро стандартов (англ. National Bureau of Standards (NBS)). Институт является подразделением Управления по технологиям США, одного из агентств Департамента торговли США.

Официальный сайт: www.nist.gov