|
Путь к сверхточному хронометражу
|
|
|
|
На протяжении десятилетий мир следил за ходом времени по тиканью атомных часов. Но вскоре они могут уйти в прошлое, благодаря появлению ядерных часов, которые могут революционизировать наши методы измерения времени. Международная команда продемонстрировала ключевые элементы устройства, которое открывает путь к сверхточному хронометрированию.
|
|
|
|
Часы работают, используя сигналы, поступающие от ядра атома.
|
|
|
|
Команда использовала специально разработанный ультрафиолетовый лазер для точного измерения частоты энергетических скачков в ядрах тория – природного металла, встроенного в твердый кристалл.
|
|
|
|
Они также использовали оптическую частотную гребенку, которая действует как чрезвычайно точная световая линейка, для подсчета количества циклов ультрафиолетовых волн, которые создают этот энергетический скачок.
|
|
|
|
Этот переход из одного энергетического состояния в другое, который происходит очень быстро, позволяет проводить высокоточные измерения.
|
|
|
|
Хотя эта лабораторная демонстрация и не является полностью разработанными ядерными часами, по словам исследователей, она содержит все основные технологии для их создания.
|
|
|
Ядерные часы могут быть намного более точными, чем современные атомные часы, которые показывают официальное международное время и играют важную роль в таких технологиях, как GPS, интернет-синхронизация и финансовые транзакции.
|
|
|
|
Для широкой публики это развитие в конечном счете может означать еще более точные навигационные системы, более высокую скорость Интернета, более надежные сетевые соединения и более безопасную цифровую связь.
|
|
|
|
Помимо повседневных технологий, ядерные часы могли бы улучшить проверку фундаментальных теорий о том, как устроена Вселенная, что потенциально привело бы к новым открытиям в физике.
|
|
|
|
Они могли бы помочь обнаружить темную материю или проверить, действительно ли константы природы постоянны, что позволило бы проверить теории в области физики элементарных частиц без использования крупномасштабных ускорителей частиц.
|
|
|
|
Исследователи заявили, что ядерные часы будут иметь значительные преимущества в плане точности по сравнению с современными технологиями.
|
|
|
|
Атомные часы измеряют время, настраивая лазерный луч на частоты, которые заставляют электроны перескакивать с одного энергетического уровня на другой.
|
|
|
|
Однако, по сравнению с электронами в атомных часах, механизмы ядерных часов гораздо меньше подвержены влиянию внешних помех, таких как случайные электромагнитные поля.
|
|
|
|
Частота излучения лазера, используемого в ядерных часах, также намного выше, чем требуется для атомных часов.
|
|
|
|
Это приводит к увеличению "тиканья" в секунду и, следовательно, к более точному отсчету времени.
|
|
|
|
В работе команды приняли участие исследователи из Национального института стандартов и технологий в Мэриленде и Университета Колорадо в Боулдере.
|
|
|
|
Чжун Йе, один из авторов исследования, сказал: "Представьте себе наручные часы, которые не потеряли бы ни секунды, даже если бы вы оставили их включенными на миллиарды лет.
|
|
|
|
"Хотя мы еще не достигли этого уровня, это исследование приближает нас к такому уровню точности".
|
|
|
|
Торстен Шумм, другой автор, сказал: "С помощью этого первого прототипа мы доказали: торий может использоваться в качестве хронометриста для измерений сверхвысокой точности.
|
|
|
|
"Все, что осталось сделать, - это провести технические разработки, и больше серьезных препятствий ожидать не приходится".
|
|
|
|
Результаты были опубликованы в журнале Nature.
|
|
|
|
Источник
|
