Газета "Наш Мир" Газета «Наш
Мир»
Сконструированные физиками из Национального института стандартов и
технологий (США) оптические атомные часы накапливают ошибку в одну
секунду более чем за 3,7 млрд лет.
Нынешний американский
эталон частоты и времени — цезиевые часы NIST-F1 — ошибается на секунду
"всего" за 100 млн лет.
Столь значительное улучшение
характеристик объясняется использованием иона алюминия 27Al+, у которого
интересующий ученых переход 1S0 — 3Р0 совершается на частоте в 1,121
ПГц. Соответствующая частота в случае цезия равняется лишь 9,2 ГГц — а
значит, такие часы делят секунду на меньшее число частей и обеспечивают
меньшую точность.
Новое устройство стало вторым в серии так
называемых часов с квантовой логикой. В первом варианте, представленном в
2008 году, также использовался ион алюминия, который исследователи
располагали в электромагнитной ловушке на расстоянии четырех тысячных
долей миллиметра от иона 9Ве+, испускающего фотоны в условиях
эксперимента. Под действием лазерного излучения с частотой,
соответствующей частоте перехода, ион Al+ "перепрыгивает" в новое
энергетическое состояние ("1"), однако при недостаточном согласовании
параметров излучения его состояние ("0") не изменяется. В последнем
случае при использовании дополнительных лазерных импульсов можно
добиться того, что испускание бериллием фотонов прекратится; регистрируя
это событие, ученые определяют, что ион алюминия остался в состоянии
"0". Если же подача дополнительных импульсов не останавливает излучение,
определяется состояние "1".
Суть эксперимента сводится к точной
подстройке частоты лазера, воздействие которого вызывает переход "0" —
"1". Ее измерение выполняется по методу "гребенки частот".
В
обсуждаемом варианте этих часов бериллий заменен ионом 25Mg+, который в
большей степени соответствует алюминию по массе. Физики 56 раз сравнили
два созданных ими устройства, варьируя длительность периода сравнения от
15 минут до 3 часов, и выяснили, что они "тикают" практически с
одинаковой частотой, однако новый вариант более чем вдвое превосходит
старый по точности.
Такие часы уже сейчас применяются для оценки
возможных изменений некоторых фундаментальных физических констант (к
примеру, постоянной тонкой структуры).
| 
