Як досягли такої точності вимірювання?
Група дослідників під керівництвом Чжи-Пена Цзя продемонструвала роботу годинника USTC Sr1, систематична невизначеність якого складає лише 9,2 на 10-19. Це досягнення ставить китайську розробку в один ряд із пристроями провідних світових інститутів, таких як Національний інститут стандартів і технологій США, і відкриває прямий шлях до перегляду міжнародного визначення секунди в системі одиниць SI, пише Phys.org.
Дивіться також Він був кращим, ніж "Енігма": у Празі знайшли інструкції до найдосконалішого шифру нацистів
Основним компонентом системи є атоми стронцію-87, зафіксовані в одновимірній оптичній решітці, де їхній стан перевіряється ультрастабільним лазером на довжині хвилі 698 нанометрів.
Для досягнення такого рівня точності вчені розробили інноваційні методи боротьби з факторами, що зазвичай викривляють атомні коливання. Найскладнішим завданням було нівелювання зсуву світла кристалічної решітки, йдеться в дослідженні на сторінках журналу Metrologia.
Окрему увагу приділили магнітним ефектам. Використання магнітно-нечутливих переходів дозволило зменшити вплив зовнішнього поля в 22,4 рази порівняно зі стандартними методами. Завдяки ретельному калібруванню, похибка від магнітних зсувів була обмежена до мінімуму. Система також демонструє вражаючу частотну стабільність, що підтверджує стійкість годинника до такого тривалого використання.
Для чого це науці?
Можливості такого пристрою виходять далеко за межі звичайної хронометрії. Висока чутливість до гравітаційного потенціалу дозволяє використовувати Sr1 для релятивістської геодезії, зокрема для вимірювання висоти з міліметровою точністю.
Це відкриває перспективи для моніторингу деформацій земної кори, змін рівня підземних вод та вулканічної активності. Окрім того, надточні оптичні годинники стають новими інструментами для пошуку темної матерії та реєстрації низькочастотних гравітаційних хвиль, фіксуючи мікроскопічні коливання фізичних констант, які раніше неможливо було виявити.