| | 28 января 2014 | Новости науки и техники
JILA — самые точные часы на сегодняшний день, ошибающиеся на одну секунду в пять миллиардов лет
Не удовлетворяясь точностью «квантовых оптических часов», которые ошибаются на одну секунду за 3.5 миллиарда лет, специалисты американского Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST) и JILA (Joint Institute for Laboratory Astrophysics) создали еще одно более точное устройство-хронометр. Эта установка, сердцем которой является решетка атомов стронция, становится новым стандартом точности и стабильности, теряя одну секунду в пять миллиардов лет.
Эксплуатационные качества атомных часов различных типов определяются их двумя ключевыми характеристиками. Первой такой характеристикой является стабильность, определяющая скорость изменения хода часов. От значения этой характеристики напрямую зависит время, в течение которого должны измеряться и усредняться показания часов для того, чтобы была получена необходимая точность измерения временных промежутков. Второй характеристикой является собственно точность часов, которая указывает насколько близко показания часов приближаются к истинной резонансной частоте, на которой атомы часов колеблются, переходя с одного энергетического уровня на другой.
Представители NIST сообщают, что стабильность часов JILA находится примерно на том же уровне, что и стабильность иттербиевых часов, запущенных в прошлом году. Оба устройства настолько стабильны, что их показания должны усредняться в течение нескольких секунд для получения точности, превосходящей точность других атомных часов, которые требуют усреднения их показаний в течение нескольких часов и даже суток времени. Более того, новые часы JILA на 50 процентов более точны, нежели чем предыдущий держатель этого рекорда, квантовые логические часы, которые, в свою очередь, пришли на смену обычным цезиевым атомным часам.
Несмотря на то, что стронциевые часы JILA имеют самую высокую на сегодняшний день точность, их поведение в течение длительного времени остается еще неизвестной величиной. Именно это является причиной тому, что в качестве эталонов времени люди продолжают использовать проверенные временем цезиевые часы, к примеру, текущим американским гражданским эталоном времени являются цезиевые часы NIST-F1. Но однажды это положение может и должно измениться, после чего звание эталона хронометрирования примут стронциевые или другие экспериментальные атомные часы.
Часы на основе решетки атомов стронция JILA являются оптическими атомными часами, в сердце которых находятся несколько тысяч нейтральных атомов стронция, удерживаемые в оптической решетке из лазерных лучей. «Тиканье» атомов стронция происходит с частотой 430 триллионов раз в секунду, а в качестве детектора служат лучи красного лазерного света, которые и обеспечивают атомы стронция энергией, необходимой для их перехода с одного энергетического уровня на другой.
В настоящее время часы на основе решетки атомов стронция JILA начинают свое восхождение на пьедестал почета самого точного и стабильного хронометра в мире. Но можно предположить, что они будут находиться там не очень долго, ведь вскоре может появиться очередной эталон времени, который будет обладать более высокими показателями.
