Физики создали самые точные часы. Они помогут разобраться в законах Вселенной
Команда физиков Национального института стандартов и технологий разработала самые точные атомные часы. Чем больше атомов участвуют в процессе, тем точнее часы. Однако есть опасность, что из-за большего числа частиц начнется межатомное взаимодействие, которое нарушит точность. Кроме того, сигнал от вибрирующих атомов может получиться нечетким. Теперь ученым удалось обойти эту проблему.
Атомные часы - это просто атомы, вибрирующие особым образом под воздействием света. Электроны, вращающиеся на орбите атомов, находятся в определенных местах, как отдельные LEGO-детали в большой конструкции LEGO. Их место обусловлено энергией, необходимой для перемещения электрона.
Входящая энергия лазера может привязать электрон к более высокому энергетическому положению, а через определенное время он падает обратно и выпускает собственный свет. Часы используют регулярные колебания этого процесса и определяют единицы времени, основываясь на количестве переходов.
Первоначально для запуска этих часов использовали микроволновые печи, но теперь переходят к видимому свету, который потенциально может предложить большую точность, поскольку вызывает больше колебаний в течение фиксированного времени.
Старые часы ограничивали атомы одним измерением, но переход на три измерения позволил достичь наибольшей точности. Использование специального газа при гиперхолодных температурах позволило квантовой механике начать действовать в больших масштабах. Это усилило одно специфическое свойство атомов в газе, что уменьшило взаимодействие между ними и помогло сделать часы более точными. Предполагается, что, используя сразу три измерения, в дальнейшем ученые смогут построить большие часы с любым числом атомов.
«Мы хотим использовать атомные часы для описания связей между квантовой механикой, математикой, описывающей мельчайшие частицы Вселенной, и общей теории относительности, описывающей гравитацию», - говорят исследователи
По мнению научного сообщества, новые часы обладают большим потенциалом для фундаментальных исследований. В наручных часах мы теряем одну секунду в течение года, а с новыми часами эта секунда будет теряться не каждый год, а каждый век.
Важно отметить, что квантовые механические эффекты прекращаются после десяти секунд - это проблема, которую еще предстоит решить ученым.
Супер точные часы можно использовать, к примеру, для изучения темной материи (большая часть массы Вселенной, которую ученые могут наблюдать только косвенно) или для обнаружения прохождения гравитационных волн, превратив часы в особо чувствительные датчики.
Комментарии