Рекордная точность атомных часов
Инженеры Национального института стандартов и технологий США (NIST) совершили удивительный прорыв, создав уникальные атомные часы, установившие новый мировой рекорд точности. Уникальная конструкция на основе ионов алюминия позволяет устройству измерять время с исключительной точностью – до 19 знаков после запятой!
Преодоление границ точности и стабильности
Современные оптические часы превосходят своих предшественников благодаря двум ключевым параметрам: точности соответствия международному эталону и стабильности хода. Новинка от NIST достигла впечатляющих результатов: она на 41% точнее предыдущих подобных систем и в 2,6 раза стабильнее. Этот успех стал итогом двух десятилетий кропотливых усовершенствований каждого элемента – от лазерных систем до вакуумных камер.
Секрет выдающейся работы часов кроется в сердце устройства – ионе алюминия, чья частота колебаний отличается беспрецедентной стабильностью.
«Алюминий превзошел даже традиционный цезий, лежащий в основе текущего эталона времени: он обладает минимальной чувствительностью к внешним воздействиям, таким как колебания температуры и магнитные поля», – с энтузиазмом поясняет физик Дэвид Хьюм, один из руководителей проекта.
Инженерные решения для квантовой точности
Внедрение алюминия потребовало нестандартных решений из-за сложностей его охлаждения и взаимодействия с лазерным излучением. Ученые блестяще справились с задачей, добавив вспомогательный ион магния. Магний, будучи более управляемым, выполняет критически важные функции: охлаждает алюминий и передает информацию о его состоянии, используя метод квантовой логической спектроскопии.
«Магний и алюминий движутся в унисон, и именно магний позволяет нам считывать данные о поведении алюминия – так функционирует наша ионная “команда”», – радостно объясняет аспирантка Уилла Артур-Дворшак.
Для достижения рекордных показателей команде потребовалось устранить множество физических помех. Микродвижения ионов в электромагнитной ловушке, вызванные электрическим дисбалансом, были сведены к минимуму благодаря улучшенному покрытию электродов и укреплению основы конструкции алмазной пластиной.
Неожиданным вызовом стало выделение водорода из стальных стенок вакуумной камеры. Он нарушал стабильность, взаимодействуя с ионами. Гениальное решение – замена стали на титан – снизило концентрацию водорода в 150 раз! Теперь ловушка стабильно работает несколько дней, в отличие от прежнего режима с перезагрузкой каждые полчаса.
Уверенный шаг в будущее физики
«Создание таких часов – невероятно вдохновляющий процесс. Мы буквально прокладываем путь на переднем крае фундаментальной физики!» – делится воодушевлением ведущий автор работы, физик NIST Мейсон Маршалл.
Ранее была разработана квантовая батарея с рекордной скоростью зарядки.
Источник: www.gazeta.ru
