Точнейшие атомные часы созданы на основе атомов иттербия - Гранит науки - 2013-08-30

"Тиканье" атомных часов – это постоянное и размеренное колебание групп атомов между двумя энергетическими уровнями. Согласно международному стандарту самыми точными в настоящее время считаются т.н. фонтанные цезиевые часы - в международной системе СИ одна секунда равна 9 192 631 770 периодам электромагнитного излучения, возникающего при переходе между двумя уровнями основного состояния атома цезия-133. Ошибка цезиевых часов оценивается как 1 секунда в 100 миллионов лет. Но есть атомы, которые переходят из одного энергетического состояния в другое еще быстрее. В последние годы физики создают часы с использованием таких элементов как стронций, алюминий и иттербий, чьи транзиции происходят в тысячи или даже миллионы раз чаще. Это атомные часы следующего поколения. Группа Эндрю Людлова (Andrew Ludlow) из американского Национального института стандартов и технологий (US National Institute of Standards and Technology) в Боулдере, штат Колорадо, создала иттербиевые часы, отмеряющие время с точностью до одной квинтиллионной (это единица, разделенная на 1018) секунды. Для создания каждого образца таких часов ученые охладили 10 тысяч атомов иттербия до температуры 10 милликельвинов (это 10 тысячных градуса выше абсолютного нуля) и с помощью серии лазерных импульсов удерживали их в оптической ловушке. Другой лазер, испускающий импульсы 518 триллионов раз в секунду, стимулировал переходы атомов иттербия с одного энергетического уровня на другой и обратно. Чем больше атомов в таких часах, тем выше их стабильность. "Стабильность часов на иттербиевой решетке открывает перспективы для целого ряда практических применений, требующих высокоточного отсчета времени", - говорит Людлов. Достижение авторов опубликовано в Science Express – электронном издании Science для избранных статей.

Чем точнее хронометр, тем совершенней системы навигации, в том числе и GPS. Среди фундаментальных задач, решаемых с помощью атомных часов, оценка возможных изменений универсальных физических констант, таких как скорость света в вакууме или постоянная Планка, что значимо для квантовой физики. Теоретически, с их помощью можно также обнаружить замедление времени, предсказанное Общей теорией относительности Эйнштейна. Стандарт цезиевых часов был принят в 1967 году, переход между энергетическими уровнями атомы цезия совершают с частотой 9,2 Гигагерц (10-9 Герц). Следующими по точности в лабораторных экспериментах были алюминиево-магниевые часы, о которых сообщалось три года назад. В таких часах на основе атомов алюминия и магния транзиция совершается с частотой 1,121 Петагерц, что на шесть порядков (10-15) выше, чем у цезия. Иттербиевые часы точнее еще на три порядка, потому что делят секунду на большее число частей. Новости мировой науки вы найдете также на странице нашей программы в газете научного сообщества "Поиск".