Вселенські годинник. Фізики з США придумали пристрій для найточнішого вимірювання часу
Наукпоп17 грудня 2020, 11:20
Сьогодні найточнішим методом вимірювання часу є атомний годинник. Такий механізм вимірює час за рахунок впливу лазера на атоми охолодженого металу, які миттєво переходять з одного енергетичного стану в інший. Ефект називається «енергетичною пасткою».
Наприклад, атом цезію-133 може зробити 9 192 631 770 коливань на секунду під впливом лазера, що дозволяє створити годинник з похибкою в частки секунди за десятки тисяч років.
Єдина проблема атомного годинника - випадкові коливання найдрібніших частинок, які порушують точність вимірювального приладу. Ці коливання називають Стандартною квантовою межею.
Нещодавно вчені з Массачусетського технологічного інституту (MTI) придумали, як зробити атомний годинник ще точнішим завдяки ефекту квантової заплутаності.
Передплатіть NV Преміум та читайте без обмежень
Нам необхідна ваша підтримка, щоб займатися якісною журналістикою
Саме завдяки цьому ефекту атоми виявляються взаємопов'язаними один з одним, і стан одного атома можна змінити за допомогою впливу на інший атом, незалежно від відстані між ними.
Щоб досягти квантової заплутаності в атомних годинниках фізики з США використовували 350 атомів ітербію-171, який може здійснювати ще більше коливань на секунду, ніж цезій.
Вчені зробили оптичну порожнину між двома дзеркалами, в якій можна створити квантову заплутаність атомів за допомогою опромінення їх лазером.
«Це [лазер - ред.] служить світловою сполучною ланкою між атомами. Атом, який бачить це світло, починає поводити себе так само, як інший, пов'язаний з ним атом», - заявив один з авторів дослідження, представник фізичного факультету Гарвардського університету Чи Шу.
Як тільки фізики досягли стану квантової заплутаності атомів - вони почали вимірювати частоту їх коливань за допомогою другого лазера. Автори відкриття заявляють, що такий метод дозволяє в рази збільшити ефективність звичайного атомного годинника і досягти похибки в менш 100 мілісекунд за весь період існування Всесвіту (близько 13,8 млрд років).
Теоретично, за допомогою такого високоточного інструменту можна визначити, як гравітація Землі уповільнює час, а також проводити експерименти з темною матерією.
Раніше вчені планували випробувати такий годинник в умовах невагомості, де він має працювати ще точніше через меншу силу земного тяжіння.