Рекордно точные часы могут работать без ошибок 40 миллиардов лет

Точность хронометража поставила новый рекорд. Исследователи создали часы с систематической погрешностью 8,1 ×10− 19. Этот уровень точности настолько невероятно мал, что часам потребуется чуть меньше, чем в три раза больше возраста Вселенной, чтобы потерять одну секунду – 39,15 миллиарда лет, если быть точным. Статья с описанием этих результатов была опубликована на Arxiv.

Солнце могло жить и умереть четыре раза, и эти часы все равно отставали бы всего на одну секунду. Устройство известно как часы на оптической решетке и описано в предварительной статье, которая еще не прошла экспертную оценку, и использует 40 000 атомов стронция, запертых в одномерной решетке. Атомы поддерживают температуру всего на долю градуса выше абсолютного нуля, и тиканье этих часов является переходом между конкретными энергетическими уровнями для электронов в этом атоме.

Команда уже много лет разрабатывает оптические атомные часы, достигая точности, недостижимой для обычных атомных часов, использующих атомы цезия. Тем не менее, за последние несколько лет команда добилась прогресса в ограничении неопределенностей и систематических эффектов для дальнейшего повышения точности этого устройства.

«Мы прибегаем к множеству уловок, чтобы сделать эти часы максимально точными», — рассказал ведущий автор исследования Александр Эппли из Университета Колорадо в Боулдере.

Вы можете спросить, как можно получить более точную информацию? Что ж, команда думает, что может пойти еще дальше. Они надеются достичь в 10 раз более точных измерений и, возможно, даже в 100 раз более точных. Всего за несколько лет им удалось повысить свою точность в 10 раз, так что, похоже, их уверенность вполне обоснована.

Ожидается, что эти часы дадут новое определение секунды, основанное уже не на лучших атомных часах, а на одном из этих устройств. Но это не единственное научное применение этих устройств: с невероятной точностью ждут открытия, выходящие далеко за рамки измерения времени.

Атомные часы уже чувствительны к релятивистским эффектам, но чувствительность часов на оптической решетке в 1000 раз выше, что означает, что их можно использовать для измерения гравитации, как никогда раньше, а также для проверки нашей теории гравитации – общей теории относительности – в более строгом пределе. Если бы это уже не было очень круто, эти часы можно было бы использовать для изучения темной материи.