3987
Фізики з Національного університету Сінгапуру створили атомний годинник на основі лютецію, який продемонстрував рекордну точність. За оцінками дослідників, його систематична невизначеність становить близько 1,2 × 10⁻¹⁹, що виводить пристрій у число найточніших засобів вимірювання часу, які коли-небудь існували.
Сучасні атомні годинники працюють не з механічним маятником, а з надзвичайно стабільною частотою переходів електронів між енергетичними рівнями атома. Лазер налаштовують так, щоб він точно збігався з частотою такого переходу, а його коливання використовують як еталонні «тики».
У новій системі вчені використали іони лютецію. Цей елемент має важливу перевагу: його атомні переходи порівняно слабко реагують на температурні коливання та зміни магнітного поля. Саме зовнішні впливи є однією з головних причин похибок у надточних годинниках.
Дослідники побудували одразу два незалежні лютецієві годинники й порівняли їх між собою. Це принципово важливо, адже один годинник сам по собі не може довести власну точність. Дві установки показали практично однаковий результат до 19-го десяткового знака.
За оцінкою авторів, якби такий годинник працював безперервно, йому знадобилися б сотні мільярдів років, щоб накопичити похибку в одну секунду. Це у багато разів перевищує сучасний вік Всесвіту.
Надточний час потрібен не лише для фундаментальної фізики. Атомні годинники лежать в основі супутникової навігації, синхронізації телекомунікаційних мереж, фінансових систем і точних наукових вимірювань.
Що точнішим стає годинник, то чутливішим він є до гравітації. Відповідно до загальної теорії відносності, час тече трохи по-різному на різній висоті. Найсучасніші оптичні годинники вже здатні відчувати дуже невеликі зміни гравітаційного потенціалу.
У майбутньому такі системи можуть використовуватися для високоточного картографування гравітаційного поля Землі, моніторингу рухів земної кори й навіть пошуку нової фізики, включно з гіпотетичними проявами темної матерії.
Окреме значення має майбутнє перевизначення секунди. Нині еталон базується на переході в атомі цезію, однак міжнародні метрологічні організації вже розглядають можливість переходу до нових оптичних стандартів після 2030 року.
Лютецієвий годинник ще не став глобальним еталоном, але його результат показує, наскільки далеко просунулася технологія. Те, що кілька десятиліть тому здавалося фантастичною точністю, сьогодні вже вимірюється в реальній лабораторії.
