Эксперты из Национального института стандартов и технологий США создали самые точные атомные часы в мире. Данное устройство работает на ионе алюминия и способно измерять время с точностью до 19 знаков после запятой.
Сообщается, что современные оптические часы оцениваются по двум основным показателям: точности – приближенности к эталонному времени, и стабильности – тому, насколько ровно идет отсчет.
Американская новинка оказалась не только на 41% точнее предыдущих ионных часов, но и в 2,6 раза стабильнее. Подобные результаты были получены в ходе 20 лет доработок и совершенствования всех компонентов – от лазеров до вакуумной камеры.
Информируется, что ключевым элементом новых часов стал ион алюминия, обладающий исключительно стабильной частотой тиканья.
Сказано: «Алюминий оказался даже лучше традиционного цезия, на котором основан нынешний международный эталон времени: он меньше реагирует на внешние факторы, вроде температуры и магнитных полей».
Поясняется, что использовать алюминий оказалось непросто – его трудно охлаждать и заставить работать с лазером.
Ученые добавили второй ион – магния, который проще в управлении и «помогает» алюминию: охлаждает его и передает данные о его состоянии. Подобная система называется квантовой логической спектроскопией.
Говорится: «Магний и алюминий движутся вместе, и с помощью магния мы можем считывать поведение алюминия – так и работает наша связка» ионов».
Для того чтобы достичь такой точности, специалистам пришлось устранить множество физических помех. К примеру, ионы слегка двигались внутри ловушки из-за микроскопического электрического дисбаланса, что снижало точность. Проблему решили, переработав покрытие электродов и укрепив основание конструкции с помощью алмазной пластины.
Указывается также, что еще одной неожиданной преградой стал водород, выделяющийся из стали стенок вакуумной камеры. Он сталкивался с ионами и мешал стабильной работе часов. Исследователи заменили сталь на титан, что снизило уровень водорода в 150 раз. Теперь ловушку можно использовать несколько дней подряд, а раньше ее приходилось перезагружать каждые полчаса.
Резюмируется: «Создавать такие часы очень интересно. Мы работаем на передовой фундаментальной физики».
Ранее китайцы создали уникальные атомные часы.
