Где найти самые точные часы? Уж точно не на запястье.
Сегодня, дорогие читатели, мы расскажем вам о самых точных часах, известных вселенной, и немного погрузим в принцип их работы.
Многие уже догадались, что речь пойдёт о квантовых часах.
Для начала вспомним несколько незаменимых в этой теме выводов из Закона квантования Бора и других утверждений квантовой механики:
· Электроны в атомах могут находиться только на строгих энергетических уровнях
· Переход между уровнями требует поглощения/излучения фотона СТРОГО определенной частоты
· Эта частота — фундаментальное свойство каждого атома, и не меняется со временем
Как нам обуздать эти принципы?
Ключевое здесь — резонанс:
1. Атомы освещаются лазером с изменяемой частотой
2. При точном совпадении частоты лазера с частотой перехода атомы поглощают свет
3. Система фиксирует этот резонанс и использует частоту как эталон
Почему атомы, а не какие-то другие микроскопические частицы?
· Атомные процессы не изнашиваются и не зависят от внешних условий
· Частота перехода определяется законами квантовой механики, которые существуют вне эффектов механики Ньютона
· Точность ограничена только нашей способностью к восприятию
Техническая реализация
· Атомы охлаждаются лазерами до температур, близких к абсолютному нулю
· Это уменьшает эффекты Допплера и повышает точность измерений
· Счетчик просто отсчитывает колебания эталонной частоты
Такая система позволяет достигать точности ~10⁻¹⁸ — это значит, что ошибка в 1 секунду накопится только через 15 миллиардов лет.
Именно благодаря квантовым часам так точны спутники ЭРА-глонасс, а банковские операции проходят вовремя.
