Светът вече има нов рекордьор за най-точен часовник в света. Изследователи от Националния институт за стандарти и технологии (NIST) са подобрили своя атомен часовник, базиран на алуминиев йон „в капан“. Като част от най-новата вълна оптични атомни часовници той може да извършва измерване на времето с точност до 19 знака след десетичната запетая.
Оптичните часовници обикновено се оценяват по два критерия – точност (колко близо е един часовник до измерване на идеалното „истинско“ време) и стабилност (колко ефективно един часовник може да измерва времето). Новият рекорд в точността е резултат от 20 години непрекъснато усъвършенстване на алуминиевия йонен часовник.
Освен най-добрата точност в света, с 41% по-висока от предишния рекорд, този нов часовник е и 2,6 пъти по-стабилен от всеки друг йонен часовник. Достигането на тези нива означава внимателно подобряване на всеки аспект на часовника, от лазера до капана и вакуумната камера.
„В NIST имаме възможност да изпълняваме дългосрочни планове за прецизни измервания, които могат да дадат тласък на физиката и нашето разбиране за света около нас“, коментира постижението Мейсън Маршал, изследовател в NIST и първи автор на статията, в публикация на Physical Review Letters.
Алуминиевият йон е изключително добър часовник с изключително стабилна, високочестотна „тиктакаща“ честота. Неговите тиктакащи движения са по-стабилни от тези на цезия, което осигурява настоящото научно определение за секундата, обясни Дейвид Хюм, физикът от NIST, ръководещ проекта за алуминиев йонен часовник. Освен това алуминиевият йон не е толкова чувствителен към някои условия на околната среда като температура и магнитни полета.
Но алуминиевият йон е някак си „срамежлив“, поясни Маршал. Алуминият е труден за изследване и охлаждане с лазери, и двете необходими техники за атомните часовници. Затова изследователската група е решила да сдвои алуминиевия йон с магнезий. Магнезият няма красивите „тиктакащи“ свойства на тиктакане на алуминия, но може лесно да се контролира с лазери.
„Тази „приятелска система“ за йони се нарича квантова логическа спектроскопия“, каза Уила Артър-Дворшак, докторант по проекта. Магнезиевият йон охлажда алуминиевия йон, забавяйки го. Той също така се движи в тандем с алуминиевия си партньор и състоянието на часовника може да се прочете чрез движението на магнезиевия йон, което го прави часовник с „квантова логика“.
