Ученые достигли беспрецедентной точности атомных часов благодаря новым достижениям, связанным с ионом алюминия. Эта инновация открывает новые горизонты для дальнейшего прогресса в фундаментальной науке и высоких технологиях.
Установлен новый мировой рекорд точности для часов. Группа исследователей из Национального института стандартов и технологий США (NIST) добилась значительного прогресса в совершенствовании атомных часов, основанных на захваченном ионе алюминия. Эти устройства относятся к новейшему типу оптических атомных часов и способны фиксировать время с беспрецедентной точностью до 19 знаков после запятой, сообщает Phys.org.
Качество оптических часов традиционно оценивается по двум основным параметрам: точности и стабильности. Новый рекорд был установлен благодаря 20 годам интенсивных исследований и усовершенствования конструкции часов на алюминиево-ионном носителе. Кроме выдающейся точности, которая на 41% превышает предыдущий рекорд, новые часы также в 2,6 раза стабильнее любых других ионных часов. Достижение таких результатов потребовало тщательной доработки каждого элемента устройства, начиная от лазера и заканчивая ловушкой и вакуумной камерой.
«Работа над самыми точными часами за всю историю — это невероятно увлекательно. В NIST мы реализуем долгосрочные планы в сфере точных измерений, которые могут способствовать развитию физики и нашему пониманию окружающего мира», — комментирует Мейсон Маршалл, сотрудник NIST и первый автор статьи.
По словам экспертов, ион алюминия позволяет создавать невероятно точные часы с высокой стабильностью частоты колебаний, превышающей даже показатели традиционного эталона времени — цезия. Кроме того, этот элемент менее подвержен влиянию внешних факторов, таких как изменения температуры и магнитные поля. Однако существуют и сложности: исследовать и охлаждать алюминий с помощью лазера нелегко, а обе процедуры крайне важны для функционирования атомных часов. Чтобы преодолеть трудности, команда ученых решила объединить ион алюминия с магнием. Последний, хотя и уступает первому по стабильности частоты, значительно легче поддается управлению лазерными импульсами.
Этот дуэт получил название «квантово-логическая спектроскопия». Ион магния охлаждает ион алюминия, снижая его подвижность. Оба иона движутся согласованно друг с другом. Состояние часов определяется движением иона магния, что придает устройству характеристики «квантовой логики».
Фото: hi-tech.mail.ru