Специалисты Национального института стандартов и технологий (NIST) достигли нового рекорда точности в работе атомных часов, используя инновационное устройство на основе захваченного иона алюминия. Точность измерения составила 19 знаков после запятой, что превышает предыдущий рекорд на 41%.
Атомные часы оцениваются по двум ключевым параметрам: точности, отражающей соответствие их показаний эталонным значениям, и стабильности, характеризующей постоянство хода. Достигнутый успех является результатом многолетних исследований и разработок в области улучшения технологий.
Мейсон Маршалл, главный автор исследования, отметил, что создание наиболее точных часов в мире представляет собой вдохновляющую задачу. В NIST существует возможность реализации долгосрочных проектов в области высокоточных измерений, что способствует расширению границ физики.
Ион алюминия обладает стабильной частотой колебаний, превосходящей цезий, используемый в современных часах. Однако его охлаждение с использованием лазеров представляет собой сложную задачу. Учёные успешно решили эту проблему с помощью квантовой логической спектроскопии, интегрировав ион магния в систему. Данный метод позволяет управлять часами посредством манипуляций с магниевым ионом.
Для достижения рекордной точности команда исследователей оптимизировала все компоненты часов: ловушку, вакуумную камеру и систему стабилизации лазера.
Сотрудничество с лабораторией Джуна Йе из JILA позволило сократить время измерений с трёх недель до полутора дней.
Новые часы не только позволят переопределить секунду, но и предоставят новые возможности для исследований в области квантовой физики, геодезии и проверки фундаментальных констант природы.
Аспирантка Вилла Артур-Дворшак подчеркнула, что данная платформа предоставляет возможность тестирования новых архитектур часов, включая масштабирование числа ионов и их квантовое запутывание, пишет rutab.