Той би останал верен няколко пъти по-дълго от възрастта на самата Вселена
Ако и вие не можете да изкарате ден без да се уверите, че часовникът ви е сверен до секундата, ще се зарадвате да научите, че нов атомен часовник е поставил световен рекорд с точност от 5.5 x 10⁻¹⁹ - което означава, че ще изостане или избърза с една секунда след цели 57,6 милиарда години, съобщава NewAtlas.
Разработен от екип в Националния институт за стандарти и технологии на САЩ (NIST) след 20 години изследвания, новият часовник не просто е най-точният създаван досега - той подобрява досегашния рекорд с 41% и е 2.6 пъти по-стабилен от предшествениците си.
С други думи, това е часовник, който би останал точен няколко пъти по-дълго от възрастта на самата Вселена.
Как работи новият часовник?
Този конкретен часовник е така наречен йонен часовник, който се различава от по-разпространените атомни часовници, базирани на измерване на резонансната честота на един атом на цезий. Вместо това, йонният часовник използва двойка квантово-свързани йони за по-висока точност и стабилност.
В случая, новият часовник използва йон на алуминий, свързан с йон на магнезий, образувайки така наречения „квантов логически часовник“. Йонът на алуминий има високочестотен и стабилен „тик“, но не може да бъде директно измерен с лазер, както е при цезия - затова „времето“ остава тайна, известна само на самия квантов часовник.
За да се реши този проблем, алуминиевият йон е свързан с магнезиев, като и двата са поставени в йонен капан - в близост от няколко микрометра. Там взаимодействат чрез електростатично отблъскване. Това позволява на магнезиевия йон да действа като „приемник“, а също така помага за охлаждането на алуминиевия йон чрез лазери.
Почти до абсолютната нула
Охлаждането е критично важно - йоните трябва да се поддържат на температура близка до абсолютната нула (около -273,15°C). Освен това, часовникът използва по-дебели диамантени пластини и златно покритие на електродите, което намалява смущаващи микродвижения.
Конструкцията включва и специална вакуумна камера, която предпазва от проникване на водород, както и ултра-стабилен лазер, използващ оптични честотни гребени за максимална точност.
Защо се прави всичко това?
Целта не е просто поставяне на рекорди. Съвременните технологии зависят критично от прецизни часовници - интернет, GPS и навигационните системи не биха могли да функционират без тях.
Екипът на NIST вижда и допълнителни приложения:
- Преразглеждане на дефиницията на секундата чрез оптични стандарти;
- Тестване на физични константи за промени във времето;
- Измерване на земното притегляне чрез ефекти на относителността;
- Подобряване на квантовите компютри;
- Създаване на по-малки и по-надеждни GPS системи.
„Вълнуващо е да работиш по най-точния часовник, създаван някога," споделя Мейсън Маршал, изследовател в NIST. „Тук имаме възможността да реализираме дългосрочни планове в областта на прецизните измервания, които да изведат физиката и нашето разбиране за света на ново ниво."
Изследването на екипа, създал часовника, е публикувано в Physical Review Letters.
