Создан экспериментальный образец ртутных атомных часов с рекордной точностью – они могут спешить или отставать на 1 секунду в 400 миллио - Гранит науки - 2006-07-25

Экспериментальные атомные часы по меньшей мере в 5 раз точнее самых точных цезиевых часов, на которых основан американский национальный стандарт времени. О них в июльском номере Physical Review Letters сообщают физики Национального Института Стандартов и Технологии (National Institute of Standards and Technology, NIST). Новые часы отмеряют колебания находящегося в электромагнитной ловушке иона ртути, т.е. атома этого элемента, несущего электрический заряд. От цезиевых часов они отличаются тем, что «тикают» с оптической частотой, тогда как цезиевые часы отмеряют время по частоте электромагнитных волн. Такой принцип определения точности времени был предложен еще в 1950-х годах и основан он на испускании микроволн строго определенной частоты при переходе внешних электронов атома цезия из одного энергетического состояния в другое и обратно. 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. Новые часы точнее не только потому, что основаны на единичном атоме, но еще и в силу того, что частота оптического диапазона, на которой они тикают, гораздо выше микроволновых частот в атомах цезия. А чем выше частоты, тем меньше отрезки, на которые делится период времени, тем более точные сами часы.

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. Точность цезиевых часов - +/- одна секунда в 70 миллионов лет, последняя версия ртутных атомных часов (прототип был сделан еще в 2000 году) – не поспешит и не отстанет ни на одну секунду за 400 миллионов лет. Усовершенствование стандартов времени имеет прикладное значение - чем стабильнее и точнее часы, тем более пригодны они для синхронизации в навигации или использования в средствах связи и вычислительной технике. Стандарты частот важны при создании систем безопасности и медицинских приборов, а также для уточнения «фундаментальных констант» в научных исследованиях.