Международная группа ученых из шести стран провела масштабный эксперимент, способный изменить наше понимание времени. В течение 45 дней они сравнивали работу десяти оптических атомных часов, закладывая основу для нового стандарта измерения секунды.
В проекте приняли участие 69 учёных из Финляндии, Франции, Германии, Италии, Великобритании и Японии. В ходе эксперимента десять оптических атомных часов были соединены с помощью спутниковых сигналов и сверхстабильных оптоволоконных линий. Было выполнено 38 сравнений частотных соотношений, четыре из которых проводились напрямую впервые, что стало важным шагом к созданию глобальной оптической шкалы времени. Результаты исследования опубликованы в научном журнале Optica, а пересмотр международной системы единиц ожидается к 2030 году.
Оптические атомные часы функционируют на основе лазерного возбуждения атомов, в отличие от цезиевых часов, которые используют микроволновое излучение и определяют секунду с 1967 года. Точность оптических часов поразительна: ошибка в одну секунду накопилась бы лишь за миллиарды лет. Для реализации их потенциала требуется регулярное сравнение различных устройств, использующих разные атомы (например, стронций или иттербий). Для достижения максимальной точности ученые применяли оптоволоконные линии связи, которые в 100 раз превосходят спутниковые сигналы по точности. Эти линии связали лаборатории во Франции, Германии и Италии, а в некоторых странах, таких как Великобритания и Германия, использовались многожильные волокна для дальнейшего снижения погрешности.
Сравнение оптических часов, по сути, является ключом к созданию нового стандарта времени. Учёные выявили, что не все измерения совпадали с ожиданиями, но использование нескольких методов связи – спутниковых и оптоволоконных – позволило понять причины этих отклонений. Такой подход, названный "распределённым лабораторным стендом", имеет значение не только для хронометрии. Он открывает возможности для фундаментальных исследований, таких как поиск тёмной материи или проверка теорий относительности, позволяя учёным обнаруживать мельчайшие изменения в физических константах.
Переход к оптическим часам означает новую эру в измерении времени, что приведет к повышению точности навигации (системы GPS), прорывам в фундаментальной физике и созданию более точной и универсальной системы глобальной синхронизации. Хотя эксперимент завершен, работа продолжается для принятия новой дефиниции секунды к 2030 году, подтверждая, что оптические часы готовы стать основой для глобальной системы измерения времени.