Новое поколение атомных часов – самых точных на сегодняшний день зарождается в Японии, стабильность их хода такова, что они могут убежать - Гранит науки - 2005-05-19

У микрофона Марина Аствацатурян! Чем стабильнее и точнее часы, тем лучше они для использования в навигации или средствах связи и вычислительной технике. О часах, в тысячу раз более точных, чем их предшественники, со ссылкой на журнал Nature сообщает New Scientist. В принципе новые часы не отличаются от тех, что были предложены впервые в 1950-х годах, они также отмеряют частоту перехода внешних электронов из одного энергетического состояния в другое и обратно, испуская при этом микроволны строго определенной частоты. Так в 1967 году был принят стандарт 1 секунды, обозначающий время, за которое атом цезия-133 совершит 9 192 631 770 таких квантовых переходов, как бы «протикает» столько раз. Первые атомные часы работали с точностью 10 в минус 10 степени, нынешние отмеряют время с точностью 10 в минус 15 степени, что определяет ошибку на 1 секунду за 30 миллионов лет. Точность или стабильность хода атомных стронциевых часов, которые разработала в Университете Токио (University of Tokyo) группа Хидетоси Катори (Hidetoshi Katori), составляет 10 в минус 18 степени, т.е. они ошибаются на одну квинтиллионную долю секунды в день. Но для этого японским ученым пришлось обойти 2 проблемы.

Атомные часы, работающие на стронции, можно было создавать двумя путями – или используя колебания одного отдельно взятого атома, или заставляя синхронно осциллировать подобным образом много атомов. Преимущество отдельного атома в том, что его относительно проще оградить от внешних электромагнитных воздействий, которые влияют на частоту колебаний. Недостаток же такого подхода в чрезвычайной трудности измерения высокочастотных вибраций единичного атома. Многоатомные часы дают более определенный сигнал, но они менее точные из-за помех, создаваемых электромагнитными полями самих атомов. Созданные в токийском Университете стронциевые часы объединяют преимущества двух подходов – здесь задействовано 6 лазерных лучей, благодаря которым электромагнитные волны атомов как бы застывают в своего рода решетке. И тогда каждый из атомов оказывается в изолированной от электромагнитного поля соседа «ячейке». В результате измеряется единый сигнал, вызванный колебаниями многих атомов. Группа Катори добилась этого, применив лазерное излучение той частоты, которая не влияет на частоту колебаний атомов стронция. Ясно, что бытового применения такие часы в ближайшее время иметь не будут, а помимо спутниковой навигации и чувствительных к точности времени широкополосных сетей связи областью их использования может оказаться проверка теорий относительности и квантовой электродинамики.