Физики построили самые точные атомные часы в мире
В Национальном университете Сингапура разработали самые точные на сегодня атомные часы. Стабильность хронометра настолько высока, что для накопления погрешности в секунду ему потребовалось бы более 260 миллиардов лет.
Описанные в Nature, атомные часы на изотопе лютеция-176 стали результатом более 10 лет работы, говорит физик Мюррей Барретт, руководивший исследованием. Следующим этапом, по его словам, станет их миниатюризация для применения за пределами лаборатории.
В основу точного отсчета времени положено естественное свойство лютеция: частота излучения, под действием которого электрон в его атомах переходит в возбужденное состояние. Ион ¹⁷⁶Lu⁺ висит в ловушке Пауля, и его освещают лазером, настраивая длину волны, запускающую этот переход — 848 нм.
Исследователи не только рассчитали оценку точности своих часов, но и проверили ее, сравнив двое лютециевых часов друг с другом.
«Если у нас только одни часы — как мы поймем, насколько они точны?» — объясняет Барретт.
«Тикание» двух часов совпало до 19-го знака, что, по утверждению разработчиков, стало самым точным сравнением часов из когда-либо проводившихся.
Они также уверяют, что единственные в мире, кто использует лютеций в роли «кварца» атомных часов. Свойства этого элемента «хорошо подходят» для этой задачи, считает физик Кайл Арнольд, ведущий автор исследования. По сравнению с иттербием и стронцием, которые чаще становятся основой оптических часов, ¹⁷⁶Lu намного менее чувствителен к колебаниям температуры и магнитных полей, которые могут сдвигать частоту перехода и влиять на точность. К тому же лютециевые часы требуют только коммерчески доступных лазерных технологий и работают при комнатной температуре.
«Я думаю, лютецию предстоит сыграть ведущую роль в точном хронометраже будущего, и я надеюсь, что это привлечет более широкое признание его преимуществ для оптических часов», — резюмирует Арнольд.
По его мнению, лютеций заслуживает стать элементом, который ляжет в основу нового определения секунды. В следующем десятилетии метрологи хотят переопределить секунду по оптическим атомным часам вместо микроволновых, использующихся в этих целях с 1967 года.
