Вселенские часы. Физики из США придумали устройство для самого точного измерения времени
Научпоп17 декабря 2020, 11:20
Сегодня самым точным методом измерения времени являются атомные часы. Такой механизм измеряет время за счет воздействия лазера на атомы охлажденного металла, которые мгновенно переходят из одного энергетического состояния в другое. Эффект называется «энергетической ловушкой».
К примеру, атом цезия-133 может совершить 9 192 631 770 колебаний в секунду под воздействием лазера, что позволяет создать часы с погрешностью в доли секунды за десятки тысяч лет.
Единственная проблема атомных часов — случайные колебания мельчайших частиц, которые нарушают точность измерительного прибора. Эти колебания называют Стандартным квантовым пределом.
Недавно ученые из Массачусетского технологического института (MTI) придумали, как сделать атомные часы еще более точными благодаря эффекту квантовой запутанности.
Подпишитесь на NV Премиум и читайте без ограничений
Нам необходима ваша поддержка, чтобы заниматься качественной журналистикой
Именно благодаря этому эффекту атомы оказываются взаимосвязанными друг с другом, и состояние одного атома можно изменить посредством влияния на другой атом, независимо от расстояния между ними.
Чтобы достичь квантовой запутанности в атомных часах физики из США использовали 350 атомов иттербия-171, который может совершать еще больше колебаний в секунду, чем цезий.
Ученые сделали оптическую полость между двумя зеркалами, в которой можно создать квантовую запутанность атомов посредством облучения их лазером.
«Это [лазер — ред.] служит световым связующим звеном между атомами. Атом, который видит этот свет, начинает вести себя так же, как другой, связанный с ним атом», — заявил один из авторов исследования, представитель физического факультета Гарвардского университета Чи Шу.
Как только физики достигли состояния квантовой запутанности атомов — они начали измерять частоту их колебаний с помощью второго лазера. Авторы открытия заявляют, что такой метод позволяет в разы увеличить эффективность обычных атомных часов и добиться погрешности в менее 100 миллисекунд за весь период существования Вселенной (около 13,8 млрд лет).
Теоретически, с помощью такого высокоточного инструмента можно определить, как гравитация Земли замедляет время, а также проводить эксперименты с темной материей.
Ранее ученые планировали испытать такие часы и в условиях невесомости, где они должны работать еще точнее из-за меньшей силы земного притяжения.