Физики из Национального института стандартов и технологий США создали одни из самых точных часов в истории. Механизм, который измеряет колебания атомов, дает погрешность в полсекунды за 14 миллиардов лет.
Найти ответ на вопрос “что такое время?” гораздо сложнее, чем измерить его. Начиная от маятника Галилея и заканчивая современными цифровыми часами, человечество уже несколько сотен лет измеряет сутки, часы, минуты, секунды и более короткие временные отрезки.
Очевидно, что все существующие измерительные приборы (т.е. часы) имеют погрешности. Минимизировать их осмелились инженеры из Национального института стандартов и технологий в городе Боулдер, штат Колорадо.
Как передает издание Gizmodo, ученые изобрели настолько точные часы, что они могут измерить искривление времени гравитацией. Согласно открытиям Альберта Эйнштейна о том, что время замедляется под воздействием сильного гравитационного поля, - новые часы помогут измерить, как объекты искривляют окружающее пространство.
Как работают часы?
Атомные часы не являются сегодняшним открытием. Такой механизм измеряет время, за счет воздействия лазера на атомы металла, которые мгновенно переходят из одного энергетического состояния в другое. Эффект называется “энергетической ловушкой” и является наиболее точным инструментом для измерения времени.
До сих пор, главным определителем секунды считаются колебания атома цезия, но ученые из Колорадо провели эксперимент с атомами иттербия. После удачных опытов, этот светло-серый металл должен стать новым стандартом для атомных часов, поскольку он показал погрешность всего в 0,5 секунды за 14 млрд лет.
Результатов удалось достичь за счет лазерной решетки из 1 тыс. атомов иттербия, охлажденных до температуры, близкой к абсолютному нулю Кельвина. В таких условиях действие лазерных лучей на определенной частоте формирует энергетическую ловушку и создает около одного квадриллиона колебаний атомов за секунду.
По сути, ученые “измельчили” секунду на число, обозначающее единицу с 15 нулями. Таким образом, новые атомные часы могут измельчать такие мельчайшие отрезки времени, как фемтосекунда.
Зачем это нужно?
Предыдущие рекордные часы “грешили” на одну секунду за 160 тыс. лет, а новый механизм с иттербием будет отставать на доли секунды, даже если бы его запустили во время Большой взрыва и создания Вселенной.
Кроме непостижимых цифр и красивых фраз, изобретение должно помочь в революционных научных исследованиях. Сверхточные часы должны помочь определить, как гравитация Земли замедляет время.
В теории, устройство может подтвердить или опровергнуть наличие темной материи, - вещества, которое не могут засечь ни одни существующие приборы, но которое, вероятно, имеет некую массу.
Физики могут испытать такие часы и в условиях невесомости, где они должны работать еще точнее из-за меньшей силы земного притяжения.
Погоня за точностью
Ранее НВ писало, что Международное бюро мер и весов отказалось от измерения килограмма с помощью “эталонного” цилиндра из платины и иридия.
Дело в том, что находясь в абсолютно стерильных условиях с 1889 года, идеально точный килограммовый кусок железа все равно покрывается пылью и грязью. Это искажает главное мерило веса на планете.
Вместо материального цилиндра, специалисты внедрили действительно постоянную величину с помощью так называемого “баланса Киббла” или “весов Ватта”. Сложный прибор определяет вес через постоянную Планка - основную константу квантовой теории.
Простыми словами, отвечать за точный вес теперь будет определенное количество электромагнитной энергии, которое необходимо для уравновешивания одного килограмма.
Переход на новую систему станет важным для физических исследований, в которых мельчайшие вещества должны быть измерены с абсолютной точностью.
“Если инопланетяне когда-то прилетят на Землю, разве мы будем говорить с ними о чем-то, кроме физики? А чтобы говорить о физике, нам нужно будет договориться об общих единицах измерения. Но если мы скажем, что наша единица массы основана на гире металла, которую мы держим в Париже, над нами будет смеяться вся Вселенная”, - заявил физик Национального института стандартов и технологий США Стивен Шламмингер.
Добавить комментарий