Атомна зозуля. У США винайшли годинник, який може засікти темну матерію

30 листопада 2018, 07:01

Фізики з Національного інституту стандартів і технологій США створили один з найбільш точних годинників в історії. Механізм, який вимірює коливання атомів, дає похибку в півсекунди за 14 мільярдів років.

Знайти відповідь на питання "що таке час?" набагато складніше, ніж виміряти його. Починаючи від маятника Галілея і закінчуючи сучасними цифровими годинниками, людство вже кілька сотень років вимірює добу, години, хвилини, секунди і коротші часові відрізки.

Відео дня

Очевидно, що всі існуючі вимірювальні прилади (тобто годинники) мають похибки. Мінімізувати їх наважилися інженери з Національного інституту стандартів і технологій в місті Боулдер, штат Колорадо.

Як передає видання Gizmodo, вчені винайшли настільки точний годинник, що він може виміряти викривлення часу гравітацією. Згідно з відкриттями Альберта Ейнштейна про те, що час сповільнюється під впливом сильного гравітаційного поля, – новий годинник допоможе виміряти, як об'єкти викривляють навколишній простір.

Як працює годинник?

Атомний годинник не є сьогоднішнім відкриттям. Такий механізм вимірює час, за рахунок впливу лазера на атоми металу, які миттєво переходять з одного енергетичного стану в інший. Ефект називається "енергетичною пасткою" і є найбільш точним інструментом для вимірювання часу.

До сих пір, головним визначником секунди вважаються коливання атома цезію, але вчені з Колорадо провели експеримент з атомами ітербію. Після вдалих дослідів, цей світло-сірий метал повинен стати новим стандартом для атомного годинника, оскільки він показав похибку лише в 0,5 секунди за 14 млрд років.

Результатів вдалося досягти за рахунок лазерної решітки з 1 тис. атомів ітербію, охолоджених до температури, близької до абсолютного нуля Кельвіна. В таких умовах дія лазерних променів на певній частоті формує енергетичну пастку і створює близько одного квадрильйона коливань атомів за секунду.

По суті, вчені "подрібнили" секунду на число, що позначає одиницю з 15 нулями. Таким чином, новий атомний годинник може подрібнювати такі дрібні відрізки часу, як фемтосекунда.

Навіщо це потрібно?

Попередний рекордний годинник "грішив" на одну секунду за 160 тис. років, а новий механізм з ітербієм буде відставати на частки секунди, навіть якщо б його запустили під час Великого вибуху і створення Всесвіту.

Крім незбагненних цифр і красивих фраз, винахід повинен допомогти в революційних наукових дослідженнях. Надточний годинник повинен допомогти визначити, як гравітація Землі уповільнює час.

У теорії, пристрій може підтвердити або спростувати наявність темної матерії, – речовини, яку не можуть засікти жодні існуючі прилади, але яке, ймовірно, має якусь масу.

Фізики можуть випробувати такий годинник і в умовах невагомості, де він повинен працювати ще точніше через меншоу силу земного тяжіння.

Гонитва за точністю

Раніше НВ писало, що Міжнародне бюро мір і ваг відмовилося від вимірювання кілограма за допомогою "еталонного" циліндра з платини та іридію.

Справа в тому, що перебуваючи в абсолютно стерильних умовах з 1889 року, ідеально точний кілограмовий шматок заліза все одно припадає пилом і брудом. Це спотворює головне мірило ваги на планеті.

Замість матеріального циліндра, фахівці впровадили дійсно постійну величину за допомогою так званого "балансу Кіббла" або "ваг Ватта". Складний прилад визначає вагу через постійну Планка – основну константу квантової теорії.

Простими словами, відповідати за точну вагу тепер буде певна кількість електромагнітної енергії, яка необхідна для врівноваження одного кілограма.

Перехід на нову систему стане важливим для фізичних досліджень, в яких дрібні речовини повинні бути виміряні з абсолютною точністю.

"Якщо інопланетяни колись прилетять на Землю, хіба ми будемо говорити з ними про щось, крім фізики? А щоб говорити про фізику, нам потрібно буде домовитися про спільні одиниці виміру. Але якщо ми скажемо, що наша одиниця маси заснована на гирі металу, яку ми тримаємо в Парижі, над нами сміятиметься вся Всесвіт", – заявив фізик Національного інституту стандартів і технологій США Стівен Шламмінгер.

poster
Підписатись на щоденну email-розсилку
матеріалів розділу Техно
Розсилка про те як технології змінють світ
Щопонеділка

Приєднуйтесь до нас у соцмережах Facebook, Telegram та Instagram.

Показати ще новини
Радіо НВ
X