Атомные часы являются фундаментальным инструментом для измерения времени и синхронизации во многих областях науки и технологий. Они играют важную роль в навигации, телекоммуникациях, астрономии и других отраслях, где требуется высокая точность временных измерений. Поэтому постоянное стремление к улучшению точности атомных часов является важной задачей для научного сообщества.
Недавно международная исследовательская группа сделала значительный прорыв в разработке атомных часов нового поколения. Исследователи использовали европейский рентгеновский лазер XFEL для создания генератора импульсов на основе элемента скандия. Этот новый генератор имеет погрешность в одну секунду за 300 миллиардов лет, что в тысячу раз превышает точность нынешних стандартных атомных часов на основе цезия.
Стандартные атомные часы на основе цезия используют электроны в атомной оболочке элемента для генерации импульсов и измерения времени. Однако эти электроны имеют ограниченную точность, и дальнейшее улучшение становится сложной задачей. Поэтому ученые всего мира уже несколько лет работают над концепцией "ядерных" часов, которые используют переходы в атомном ядре вместо атомной оболочки.
Переходы в атомном ядре обладают более острыми резонансами, что делает их потенциально более точными для измерения времени. Однако возбуждение таких переходов является сложной задачей. В этом отношении команда исследователей в XFEL смогла возбудить переход в ядре элемента скандия, который обещает быть многообещающим для разработки новых атомных часов.
Использование скандия в качестве материала для генератора импульсов предоставляет уникальные возможности для достижения высокой точности. Скандий является доступным металлом, который может быть использован для создания стабильного кварцевого генератора микроволновых импульсов. Это открывает новые перспективы для дальнейшего улучшения точности атомных часов и развития новых методов измерения времени.
Этот прорыв в разработке атомных часов может иметь значительное влияние на множество областей, где требуется высокая точность временных измерений. Например, в навигации и глобальной позиционной системе (GPS) более точные атомные часы могут улучшить определение местоположения и повысить надежность системы. В научных исследованиях и астрономии более точные часы позволят более точно измерять временные интервалы и проводить более точные эксперименты.
Исследования в области атомных часов продолжаются, и научное сообщество ожидает еще больших прорывов в будущем. Улучшение точности атомных часов имеет важное значение для развития современных технологий и научных открытий.
Источник:
Юрий Швыдько, Резонансное рентгеновское возбуждение изомера скандия-45 для ядерных часов (Yuri Shvyd'ko, Resonant X-ray excitation of the nuclear clock isomer 45Sc), Nature (2023). DOI: 10.1038/s41586-023-06491-w
Благодарю за чтение! Если понравилась статья, то предлагаю подписаться, будет ещё много таких. Есть мысли по предмету статьи и не только - приглашаю в комментарии. Также, если интересно, можете ознакомиться со страницами нашего проекта на других платформах, ссылки найдёте в описании канала. Кроме того, у меня есть страница на сервисе поддержки авторов Бусти, просто сообщаю, поддержка - дело добровольное, ссылка так же в описании канала.
