Новые атомные часы на основе оптической решетки атомов стронция, созданные международной группой, возглавляемой учеными из американского Национального института стандартов и технологий (National Institute of Standards and Technology, NIST), демонстрируют самую высокую на сегодняшний день точность отсчета времени. Эти часы представляют собой модернизированные часы, созданные этой же группой в прошлом году, за счет использования некоторых приемов и технических решений точность часов была поднята в три раза, и теперь они ошибаются всего на одну секунду более чем за 15 миллиардов лет. А 15 миллиардов лет — это время, большее нежели время существования Вселенной.
Атомы различных химических элементов имеют свои определенные частоты колебаний. Измерение этих колебаний, произведенное в течение относительно длительного времени, может использоваться для отсчетов промежутков времени, атомы в часах можно рассматривать как крошечные маятники не менее крошечных часов. Основным нынешним мировым стандартом отсчета времени являются цезиевые фонтанные часы, которые определяют время по измерению частоты колебаний атомов цезия-133. Одна секунда в таких часа определяется как 9,192,631,770 колебаний атомов цезия и такие часы могут обеспечить точность отсчета времени до одной секунды за 100 миллионов лет.
В новых оптических атомных часах время отсчитывается путем измерений частоты синхронизированных колебаний множества атомов стронция, которая составляет порядка 430 триллионов раз в секунду, заключенных в оптическую ловушку, созданную лучами лазерного света. Измерение частоты колебаний производится при помощи луча еще одного лазера красного цвета. Высокая частота колебаний атомов, их большое количество в ловушке и дополнительные меры, принятые для защиты решетки атомов от воздействия извне любого электромагнитного излучения, позволили ученым добиться очень высокой точности отсчета времени новыми часами.
Точность новых часов велика настолько, что при их помощи становится возможным проведение измерений деформации времени гравитацией, которая определена в Теории относительности Альберта Эйнштейна. «Наши часы способны уловить деформацию времени при изменении сил гравитации, вызванном изменением высоты часов всего на 2 сантиметра относительно поверхности Земли» — рассказывает Юн Вы (Jun Ye), один из ученых, принимавших участие в создании новых атомных часов.
Следует отметить, что новые атомные часы создавались не просто с целью установления нового рекорда. Подобные часы уже рассматриваются в качестве перспективной замены существующему стандарту атомных часов на основе фонтана атомов цезия. А это, в свою очередь, может привести к увеличению точности работы спутниковых навигационных систем и окажет неоценимую помощь в некоторых исследованиях, затрагивающих законы традиционной физики и загадочной квантовой механики.
