Рекорд точності часу знову переписали: вчені створили новий атомний годинник

Людство може отримати новий еталон точності часу. Дослідники з Центру квантових технологій у Сінгапурі створили атомний годинник на основі лютецію, який під час випробувань продемонстрував надзвичайно низьку похибку.

Команда Національного університету Сінгапуру повідомляє, що два лютецієві годинники показали систематичну невизначеність лише 1,2 × 10⁻¹⁹. Це ставить технологію серед найточніших атомних годинників, які коли-небудь створювали.

Чому саме лютецій?

Атомні годинники використовують електрони як своєрідний квантовий маятник. Лазер або мікрохвилі переводять електрон між певними станами, а частота цього переходу використовується для відліку часу. Це дослідження було опубліковано в журналі Nature.

Лютецій має кілька властивостей, які роблять його особливо цікавим. Він слабко реагує на теплове випромінювання та зміни магнітного поля, тому навколишнє середовище менше впливає на точність вимірювань.

А ще його квантові переходи відбуваються приблизно у 10 000 разів частіше, ніж у традиційного цезієвого еталона. Саме цезій сьогодні визначає секунду: вона відповідає 9 192 631 770 певним переходам атома цезію-133.

Годинник, який відчуває навіть гравітацію

Тут починається найцікавіше. На такому рівні точності годинники здатні помічати навіть крихітні відмінності в перебігу часу, спричинені гравітацією.

Теорія відносності передбачає, що час іде трохи по-різному на різній висоті. Для звичайного життя ця різниця непомітна, але надточні атомні годинники здатні її зафіксувати навіть на відстані кількох міліметрів.

Така чутливість може стати корисною не лише для визначення часу. Надалі подібні пристрої можуть допомогти дослідникам точніше перевіряти фундаментальні закони фізики та шукати зв’язок між квантовою механікою і теорією гравітації.

Щоправда, лютецій має один серйозний недолік — це надзвичайно рідкісний елемент, а його властивості досі вивчені значно гірше, ніж у матеріалів, які використовують у сучасних атомних годинниках.

Але якщо подальші експерименти підтвердять результати сінгапурської команди, цілком можливо, що в майбутньому питання звучатиме вже не «наскільки точно ми можемо виміряти секунду?», а «чи не час визначати її по-новому?»