Самые точные часы в мире ошибутся на секунду за 260 миллиардов лет

Физики Национального университета Сингапура создали самые точные на сегодняшний день атомные часы. Оптические часы на ионе лютеция-176 имеют относительную погрешность около 10^-19. Если бы такую точность можно было сохранять непрерывно, устройству потребовалось бы более 260 миллиардов лет, чтобы накопить ошибку в одну секунду. Результаты опубликованы в журнале Nature.

В основе часов находится один электрически заряженный атом лютеция, удерживаемый в электромагнитной ловушке. Лазер с длиной волны 848 нанометров настраивается на строго определенный переход электрона между энергетическими состояниями, а колебания света используются как чрезвычайно быстрый и стабильный "маятник". Лютеций оказался особенно удобен благодаря слабой чувствительности к температуре, магнитному полю и движению атома.

Исследователи построили сразу две независимые установки и сравнивали их в течение примерно 200 часов. Их частоты совпали с точностью до 19-го знака после запятой. По оценке авторов, новые часы примерно в четыре раза точнее предыдущего рекордсмена среди оптических атомных часов.

Такая точность нужна не только для измерения времени. В соответствии с общей теорией относительности ход часов зависит от гравитационного поля, поэтому подобные устройства способны фиксировать разницу высот всего в несколько миллиметров. Они также могут использоваться для проверки фундаментальных физических теорий, поиска возможных изменений фундаментальных констант и некоторых моделей темной материи.

Оптические часы рассматриваются как кандидаты для будущего переопределения секунды, которая сейчас определяется по микроволновому переходу в атоме цезия. Авторы считают, что сравнительно простая работа лютециевых часов при комнатной температуре в перспективе позволит создавать более компактные и даже транспортируемые установки.