Ученые из Университета науки и технологий Китая совершили прорыв в сфере квантовой метрологии, создав стронциевые оптические часы нового поколения. Их характеристики позволяют измерять течение времени с точностью, которая ранее казалась недостижимой. Устройство настолько стабильно, что его погрешность составляет менее одной секунды за период, вдвое превышающий возраст нашей Вселенной.
Как передает Oxu.Az, об этом пишет Phys.org.
Как достигли такой точности измерения?
Группа исследователей под руководством Чжи-Пена Цзя продемонстрировала работу часов USTC Sr1, систематическая неопределенность которых составляет лишь 9.2 на 10 в минус 19-й степени. Это достижение ставит китайскую разработку в один ряд с устройствами ведущих мировых институтов, таких как Национальный институт стандартов и технологий США, и открывает прямой путь к пересмотру международного определения секунды в системе единиц SI.
Основным компонентом системы являются атомы стронция-87, зафиксированы в одномерной оптической решетке, где их состояние проверяется ультрастабильным лазером на длине волны 698 нанометров. Для достижения такого уровня точности ученые разработали инновационные методы борьбы с факторами, обычно искажающими атомные колебания. Самой сложной задачей было нивелирование сдвига света кристаллической решетки.
Отдельное внимание уделили магнитным эффектам. Использование магнитно-нечувствительных переходов позволило уменьшить влияние внешнего поля в 22.4 раза по сравнению со стандартными методами. Благодаря тщательной калибровке, погрешность от магнитных сдвигов была ограничена до минимума. Система также демонстрирует впечатляющую частотную стабильность, что подтверждает устойчивость часов к такому длительному использованию.
Для чего это науке
Возможности такого устройства выходят далеко за пределы обычной хронометрии. Высокая чувствительность к гравитационному потенциалу позволяет использовать Sr1 для релятивистской геодезии, в частности, для измерения высоты с миллиметровой точностью.
Это открывает перспективы для мониторинга деформаций земной коры, изменений уровня подземных вод и вулканической активности. Кроме того, сверхточные оптические часы становятся новыми инструментами для поиска темной материи и регистрации низкочастотных гравитационных волн, фиксируя микроскопические колебания физических констант, которые ранее невозможно было обнаружить.
