Хронометраж на 19-й цифре
Команда Центра квантовых технологий Национального университета Сингапура построила, по её утверждению, самые точные атомные часы на сегодняшний день. Устройство использует один ион лютеция и измеряет колебания атома с точностью до 19 знаков после запятой. Исследователи сообщили о неопределённости около 1 x 10⁻¹⁹ — самой низкой, когда-либо зафиксированной для оптических атомных часов. Работа была опубликована в Nature 23 сентября.
Оптические часы работают, подсчитывая свет, который атом поглощает при смене энергетического состояния. Чем стабильнее эта частота, тем лучше часы. Переход лютеция необычайно нечувствителен к температуре и магнитным полям, что помогает.
Двое часов — один ответ
Чтобы проверить конструкцию, команда построила двое часов и запустила их параллельно на 200 часов. Пара совпала с точностью до 5,7 x 10⁻¹⁹. По словам исследователей, это самое точное сравнение двух часов из когда-либо зарегистрированных.
Команда также изобрела метод, который она называет сверхтонким усреднением, для определения часового перехода, и измерила высоту ионов с точностью до долей миллиметра. Небольшие различия в высоте важны, поскольку гравитация меняет ход времени.
Почему это важно
Более точные часы могли бы помочь физикам проверить, меняются ли фундаментальные константы природы со временем, и поддержать новые способы определения секунды. Текущее определение основано на цезии, которая «тикает» на микроволновых частотах. Оптические часы работают в сотни тысяч раз быстрее, что делает их сложнее в изготовлении, но гораздо точнее.
По словам команды, результат на 41 процент превосходит предыдущего рекордсмена. Другие специалисты в этой области предупреждают, что рекордные заявления зависят от того, как измеряется неопределённость, и что вывод таких конструкций из лаборатории занимает годы. Тем не менее сравнение двух независимых часов придаёт измерению особую весомость. Исследователи теперь планируют дополнительные серии испытаний для снижения неопределённости.