Оптични атомни часовници ще отмерват 100 пъти по-точно

Всеки физик знае, че определянето и координирането на физическото време е сложен процес. Гражданското време, например, се основава на координираното универсално време, което се поддържа от изключително точни атомни часовници. Земята обаче не се върти с постоянна скорост около оста си – слънчевият ден постепенно и неравномерно променя своята продължителност, главно заради приливните въздействия на луната. В резултат на това, се получава разлика между координираното универсално време (UTC) и универсалното време. Когато тя надхвърли 0.9 секунди, то UTC се коригира с една секунда. Тя се нарича още “високосна” секунда и целта й е да доближи гражданското време до средното слънчево време.

Процесите по определяне на времето изискват доста сложни уреди. Атомните часовници (първият такъв е създаден през 1955 година в Англия от Луис Есен), използват технология, при която атомните ядра на химичния елемент цезий се подлагат на микровълнова радиация. По последни проучвания, този вид часовници напредват или изостават с една секунда едва след период от 70 милиона години.

Но подобна точност вече не е достатъчна. Нова технология позволи създаването на часовник, който ще бъде точен до секунда за период от 400 милиона години. Прогнозите показват, че при усъвършенстване на технологията, този показател ще се повиши.

От около пет години оптичният атомен часовник е в полезрението на учени от цял свят, като технологията не е масово възприета главно по технически причини. Много експерти вярват, че оптичният атомен часовник е на път да измести настоящите супер прецизни уреди за измерване на времето, но този процес ще стартира най-рано след десет години, прогнозира Джим Бъркуист, учен от щатския Национален институт за стандарти и технологии (NIST). Скоро оптичните часовници ще станат 100 пъти по-точни от обикновените, допълва той.

Джим Бъркуист вече използва подобни оптични атомни устройства. Тези своеобразни часовници не функционират постоянно, а се включват периодично, за да измерват отделни интервали от време. Основната цел на Бъркуист е не да създава атомни часовници за отмерване на времето, а устройства, които тестват точността на атомните часовници.

Нещо повече – учените смятат, че когато влязат в масова употреба, оптичните атомни часовници ще променят дефиницията за секунда. При настоящите атомни часовници ядрата на цезия се бомбардират с микровълни, чиято честота е синхронизирана с тази на ядрата. За да се дефинира понятието секунда, се използва промяната на двете основни състояния на цезия. Грубо казано, в момента една секунда е равна на 9 192 631 770 такива промени.

Оптичните часовници ще облъчват с лазерен лъч най-вероятно атоми меркурий, самарий или итрий. При тези условия промените в състоянията на атомите ще се осъществяват 100 хиляди пъти по-бързо. Това ще осигури много по-голяма прецизност и точност и най-вероятно ще наложи и нова дефиниция за секундата.

Коментар