Древние египтяне, вавилоняне, греки и практически любая другая цивилизация на Земле делила день на разные отрезки времени. Однако секунда не появлялась среди существующих методов измерения времени до середины 1500-х годов, а формально определена наукой была и вовсе лишь в 19 веке. И даже тогда это было достаточно «вольное» определение, основанное на вращении Земли вокруг Солнца, и стала более точной лишь когда мы разработали устройства для измерения гораздо более малых отрезков времени.
И лишь изобретение атомных часов, использующих вибрации атомов цезия, позволили нам определить секунду с такой точностью, что эти часы теряют одну секунду лишь раз в 30 миллионов лет. Однако и это еще не предел. Новые оптические часы отодвигают его ещё дальше, к 300 миллионам лет — благодаря использованию иного объекта, который «вибрирует» ещё быстрее.
«В наших часах мы используем лазерные лучи», - рассказывает соавтор исследования доктор Джером Лодвик из Парижской Обсерватории. «Лазерные лучи осциллируют гораздо быстрее, чем микроволновое излучение, и благодаря этому мы можем разделить время на гораздо более малые интервалы – и соответственно, измерить его намного точнее».
С определением точного времени каждый из нас сталкивается ежедневно. Современные устройства, которые используют секунду как стандарт для определения времени, достаточно точны. Стабильность атомных часов, в которых учитывается эффект релятивистского замедления времени, обычно лежит в пределах 10 в −16 степени и является наилучшей среди всех существующих на сегодня типов часов. Большинство думает, что в настоящее время человечество имеет надежное определение секунды, но это далеко не так.
В научном журнале Nature Communications появилась важная статья, посвященная альтернативному методу определения секунды, который снижает погрешность и может установить новый стандарт секунды.
Обычные напольные часы для работы используют колебания маятника, в то время как атомные часы используют более надежные колебания – осцилляции атомов цезия. Напомним, что 1 секунде соответствует 9192631770 таких колебаний. Период этих колебаний замедляется и является более точным, если атомы цезия охлаждены, поэтому в современных атомных часах они охлаждаются почти до абсолютного нуля с помощью микроволнового лазера.
В своей новой работе команда исследователей из Парижской обсерватории представила доказательства, что созданные ими так называемые часы оптической решетки, которые используют стронций вместо цезия, являются в три раза точнее, чем традиционные атомные часы.
Погрешность современных атомных часов в среднем составляет 1 секунду в течение каждых 100 миллионов лет. Ученые утверждают, что новые часы оптической решетки отличаются погрешностью не более 1 секунды в течение каждых 300 миллионов лет. Другими словами, если бы данные часы были запущены в момент Большого взрыва – 13,7 миллиарда лет назад, то в настоящее время их погрешность составила бы всего 45,67 секунды.
Более того, при сравнении двух одинаковых оптических часов ученые получили полную синхронность, что свидетельствует не только о сохранении точного времени в течение долгого периода времени, но и чрезвычайно точного подсчета продолжительности каждой секунды.
Насколько значимыми могут быть изменения? Атомные часы устанавливают несущую частоту для многих радиостанций, а их точность позволяет спутникам системы глобального позиционирования распознавать крошечные различия в определении точного количества времени к моменту поступления сигнала.
Ультранадежные стандарты времени становятся все более необходимыми, так как ученые уже начинают запускать пучки квантовых частиц сквозь Землю в надежде собрать данные на обоих концах. Точность необходима, если в будущем ученые хотят измерить так называемые «телепортации» информации. Это особенно важно для координации спутников, роверов и отправленных на другие планеты астронавтов.
Более точными, чем новые атомные часы оптической решетки являются только часы, которые используют ионы. Правда, их намного тяжелее стандартизировать.
Источники: hi-news.ru, news.yahoo.com и gearmix.ru.
