0
3070
Газета Наука Печатная версия

25.12.2013 00:01:00

Не думая о секундах

Современные физические стандарты времени добрались до наномасштаба

Тэги: гарвитация, время, физика, коллайдер


гарвитация, время, физика, коллайдер Сегодня солнечные часы могут служить только метафорой измерения времени. Ласлетт Джон Потт. Жизнь как солнечные часы,1878. Королевский музей Корнуолла, Великобритания

Сейчас трудно поверить, что первые часы с точностью хода в одну секунду были сделаны на основе пьезокристалла всего лишь 90 лет назад. После Второй мировой войны появились первые атомные часы, использующие усредненный стандарт частоты колебаний атомов цезия – около миллиона (или миллиарда, что не так уж и важно). С помощью тех часов удалось доказать справедливость положений Альберта Эйнштейна о влиянии скорости и гравитации на ход часов – ускорение и замедление их хода. 

Однако ученых давно уже, с начала нулевых, наносекундная точность хода атомных часов не удовлетворяла. Летом прошлого года ученые из Европейского центра ядерных исследований в Женеве (CERN) вроде бы обнаружили так называемый бозон Хиггса – частицу, которая наделяет массой все другие элементарные частицы. Однако специалисты, работающие на Большом адронном коллайдере, в котором на огромных скоростях сталкиваются протоны (ядра водорода), только в конце марта нынешнего года окончательно подтвердили, что обнаруженная в этих столкновениях частица – действительно бозон Хиггса. Такой долгий период идентификации частицы был связан в том числе и с недостаточным разрешением хода атомных часов, из-за чего подземный коридор, в котором осуществляются коллизии (столкновения протонных пучков), временно закрыли на «ап-грейд». 

Вполне возможно, что на коллайдере установят новейшие ионные часы с разрешением в фемтосекунды! То есть десять в минус пятнадцатой степени секунды. Впервые о создании подобных оптических часов – часов с использованием не колебательного, а оптического стандарта – Патрик Джил задумался еще в 2001 году. Тогда он поступил в Национальную физическую лабораторию Оксфордского университета. Через семь лет он удостоился премии молодого ученого за создание прототипа нынешних сверхточных часов. 

В этом устройстве отдельные атомы стронция, проходя через самую обыкновенную печку, нагреваются, теряя при этом электроны и становясь ионами. А дальше, в условиях «жесточайшего» вакуума, ион охлаждается лучами шести лазеров практически до абсолютного нуля (–273 градуса по Цельсию), чтобы повысить соотношение сигнала и шума. Это позволило с помощью еще одного лазера определить параметры ион-оптического стандарта с использованием знаменитых боровских квантовых скачков. Другими словами – используя частоту резонирования-колебания иона между двумя состояниями (quantum states). 

Сегодня принятый оптический стандарт на основе атома ртути составляет 10 в минус 16-й степени, допуская нарушение точности хода часов в одну секунду за 200 млн лет. В Оксфорде к этой величине добавили еще два порядка, увеличив точность в 100 раз, поскольку ион в часах Национальной физической лаборатории, удерживаемый в самом центре ловушки, совершает 444 779 044 095 485 колебаний, или испускает столько же оптических импульсов… 

Сейчас уже банально говорить о том гигантском скачке, который был сделан после введения в повседневную практику атомных часов. Достаточно сказать, что атомный стандарт сделал вполне оправданными расходы в области оптоволоконной технологии, без которой невозможно себе представить современный Интернет и быстродействующие компьютеры. Без последних, признает Джил, невозможно было бы и управление лазерами его устройства, которые должны включаться и выключаться с необычайно большой скоростью, позволяя поддерживать глубокий вакуум и нулевую температуру в ионной ловушке. 

Какие перспективы откроет новый оптический стандарт, говорить сейчас довольно трудно. Но уже под землей неподалеку от Женевы он явно не затеряется.   

Комментарии для элемента не найдены.

Читайте также


Путин занял максимально жесткую переговорную позицию

Путин занял максимально жесткую переговорную позицию

Иван Родин

По итогам референдумов спецоперации присвоен статус священной войны России с Западом

0
1328
НАТО не спешит с приемом Украины

НАТО не спешит с приемом Украины

Юрий Паниев

Североатлантический альянс и G7 не признают новые территории России

0
1087
Обращение президента РФ Владимира Путина 30.09.22 (текст и видео)

Обращение президента РФ Владимира Путина 30.09.22 (текст и видео)

0
2002
Столото и обман: как пользователи попадают в ловушку лотерей

Столото и обман: как пользователи попадают в ловушку лотерей

Виталий Барсуков

Почему в отзывах реальных пользователей лотерей есть обвинения Столото в мошенничестве и обмане. Разбираемся, где правда, а где ложь

0
1002

Другие новости