Созданы самые точные атомные часы в истории

Учёные создали самые точные атомные часы в истории, способные измерять время с точностью до 19 знаков после запятой. Устройство работает на основе колебаний атомов лютеция и на 41% превосходит предыдущий рекорд. Результаты исследования 23 сентября опубликовал журнал Nature. Об этом сообщает Live Science.

Как работают атомные часы

Атомные часы используют с 1950-х годов. Первые модели создавали на радиоактивных изотопах цезия, а в 1968 году Международное бюро мер и весов закрепило определение секунды через излучение цезия-133. Одна секунда соответствует 9,19 млрд колебаний атома этого изотопа.

Позднее для таких приборов начали применять другие радиоактивные металлы, включая иттербий и стронций. Атомные часы стали основой работы GPS, интернета и военных технологий. Однако даже современные устройства испытывают влияние температуры, магнитных полей и гравитации.

В чём преимущество новой модели

Новая модель на основе лютеция-176 значительно слабее реагирует на внешние условия. Она продолжает работать при изменении внешней температуры на 5 градусов, тогда как для некоторых других элементов требуется поддерживать температуру с точностью до нескольких тысячных долей градуса. Исследователи также применили метод гипертонкого усреднения, который уменьшает воздействие окружающей среды, включая гравитационные поля.

Что говорят учёные

Физик Национального университета Сингапура Мюррей Барретт сравнил создание точных часов с ультрамарафоном, где изотоп выступает в роли бегуна. По его словам, задача исследователей — сделать так, чтобы «бегун» мог пройти всю дистанцию, и лютеций, как выяснилось, оказался прирождённым «бегуном на выносливость».

Что это даст

Разработчики считают, что такие часы могут стать новым эталоном Международной системы единиц. Международное бюро мер и весов ожидает пересмотра определения секунды в 2030 году на основе современных атомных часов, и лютеций пока считается главным кандидатом по точности. Кроме того, устройство позволит проверить, остаются ли неизменными фундаментальные физические константы, включая гравитационную постоянную G.

Справка

Атомные часы измеряют время по частоте переходов между энергетическими уровнями атомов: эти колебания стабильны и не зависят от внешних условий. Эталон секунды в Международной системе единиц (СИ) с 1967 года привязан к цезию-133. Переход на новые элементы — иттербий, стронций или лютеций — обсуждается уже несколько лет: такие часы точнее и меньше зависят от помех. Лютеций-176 имеет один из самых узких резонансов среди известных изотопов, что и обеспечивает рекордную точность. Точность «до 19 знаков» означает, что часы отстанут на секунду примерно за время, превышающее возраст Вселенной в десятки раз.