Группа исследователей из Лаборатории квантовой метрологии Центра передовой фотоники института RIKEN, Япония, возглавляемая доктором Хидетоши Катори (Dr Hidetoshi Katori), создала новые атомные часы, точность которых позволяет им претендовать на звание нового эталона отсчета времени. Эти часы, в 1000 раз боле точные, чем любые другие существующие атомные часы, ошибутся всего на одну секунду за 16 миллиардов лет, а это, в свою очередь, означает, что за все время существования Вселенной, которое, как считают ученые, составляет около 14 миллиардов лет, такие часы ошибутся менее чем на одну секунду.
Основу новых атомных часов составляет матрица из переохлажденных атомов стронция, заключенных в оптическую решетку, создаваемую лучами лазерного света. Структура решетки напоминает всем известный лоток для хранения яиц, в углублениях которого находятся атомы стронция, температура которых составляет -180 градусов по шкале Цельсия.
Величиной, использующейся для измерения временных интервалов, является частота света, поглощаемая атомами стронция. Здесь следует отметить, что такой метод измерения далеко не нов, но все подобные часы, созданные ранее на основе такого принципа, проигрывали по точности обычным цезиевым часам, в которых используются колебания электронов атомов цезия, переходящих с одного энергетического уровня на другой и излучающих при этом кванты микроволнового излучения.
Группа доктора Катори в течение нескольких лет производила поиски методов, направленных на улучшение точности стронциевых атомных часов. И, в конце концов, им удалось найти оптимальную комбинацию длины волны света лазера, температуры окружающей среды и размерности решетки атомов, которая обеспечила беспрецедентную на сегодняшний день точность отсчета промежутков времени. Более того, в ходе эксперимента, длившегося один месяц, путем сравнения отсчета новых часов с отсчетом одних из существующих атомных часов, были подтверждены их точностные показатели.
“Если нам удастся миниатюризировать разработанную нами технологию, то мы сможем создать мобильные высокоточные атомные часы, чувствительности которых будет достаточно для измерения даже самых маленьких изменений сил гравитации” – рассказывает доктор Хидетоши Катори, – “Это, в свою очередь, может быть использовано для регистраций и предсказаний землетрясений, для поиска подземных залежей полезных ископаемых, для увеличения точности работы систем спутниковой навигации и многого другого”.
“Также мы надеемся на то, что в недалеком будущем будет пересмотрен международный эталон секунды. Новый стандарт, основанный на использовании оптическо-атомной решетки, будет более строгим и более точным, нежели любой из существующих ныне эталонов времени”.