Эти новые часы настолько точны, что вскоре смогут дать новое определение секунде

Исследователи в Китае создали одни из самых точных часов, когда-либо созданных – настолько точные, что вскоре ученые смогут официально дать новое определение секунде.

Эти модные часы, известные как часы с стронциевой оптической решеткой, могут измерять секунды с точностью до 19 десятичных знаков. Это означает, что если вы будете работать в течение 30 миллиардов лет – что более чем в два раза превышает нынешний возраст Вселенной – часы будут отставать всего на одну секунду, плюс-минус.

Такой уровень точности, который был невозможен до недавнего времени, является важным шагом на пути к цели изменения официального определения секунды в течение следующего десятилетия или около того.

Чтобы это произошло, необходимо выполнить несколько предварительных условий – во-первых, как минимум три оптических часа на основе одного и того же типа «тикающие» и обладающие определенным уровнем точности и стабильности, должны использоваться в различных учреждениях.

Эти новые оптические часы отвечают этим требованиям точности и стабильности, и наряду с улучшением нашего хронометража они могут помочь ученым в поиске темной материи и измерении различий в гравитационном поле Земли.

Первоначально секунда определялась как доля дня – точнее, одна 86 400-я дня. Это то, что вы получите, если разделите 24 часа на 60 минут, а затем каждую минуту на 60 секунд.

Это нормально в качестве грубого ориентира, но недостаточно для научных и промышленных приложений. К сожалению, «один день» не является точным измерением; Скорость вращения Земли меняется из-за целого ряда факторов, которые изменили бы длину секунды, если бы ее по-прежнему определяли как долю суток.

Создание атомных часов позволило ученым измерять секунду самостоятельно, исходя из неизменных особенностей природы. Итак, с 1967 года секунда определяется в Международной системе единиц (СИ) как ровно 9 192 631 770 колебаний атома цезия-133.

Это чертовски точно, но есть еще возможности для улучшения. Атомы, такие как стронций, колеблются на частотах видимого света, производя около 700 квадриллионов «тиканий» в секунду по сравнению с 9 миллиардами цезия. Оптические часы могут их измерять, что обеспечивает точность 10^–18 секунд.

В новом исследовании исследователи из Университета науки и технологий Китая (USTC) описали модернизацию стронциевых оптических часов, которые снизили погрешность до 9,2 x 10^-19, а стабильность — до 6,3 x. 10^-19.

«Эти характеристики соответствуют требованиям 2 x 10^-18 к точности одиночных часов для переопределения секунды в системе СИ с потенциальным применением в релятивистской геодезии и поиске темной материи с высоким разрешением», — пишут исследователи в новой статье, описывающей работу.

Два других стронциевых оптических часов уже прошли этот рубеж, сообщает команда. — говорит, а также двое других, которые измеряют время с помощью ионов алюминия. Благодаря объединению большего числа этих сверхточных часов критерии вскоре могут быть выполнены, и вторые будут официально пересмотрены.

Такого рода решения принимаются на Генеральной конференции по мерам и весам (CGPM), которая проводится каждые четыре года. Следующий запланирован на октябрь этого года, но в отношении критериев для переопределения, решение по которым будет принято на этой встрече, достигнут недостаточный прогресс.

По теме: Хронометраж находится на грани гигантского скачка в точности. И вот почему.

Вместо этого комитету было предложено «работать над предложением нового определения секунды, которое будет представлено на 29-м заседании CGPM (2030 г.), и предложением о дате его внедрения».

Исследование оптических часов USTC было опубликовано в журнале Metrologia.