Сотрудники Национального института стандартов США разработали часы на основе атомов иттербия, которые в 10 раз превосходят все существующие аналоги по точности. Описание часов опубликовано в журнале Science и пресс-релизе Института, кратко о работе можно прочитать на сайте New Scientist.
Часы состоят из 10 тысяч отдельных атомов иттербия, зафиксированных в вакууме в лазерной оптической ловушке. Температура атомов не превышает одной сотой доли градуса от абсолютного нуля. Часы «запускают» при помощи специального лазера, который заставляет атомы переходить из одного квантового состояния в другое. Такие квантовые переходы в атомных часах аналогичны колебаниям маятника в часах механических — именно они определяют точность хода (секунда в системе СИ, например, сейчас определяется как 9 192 631 770 переходов в атомах цезия).
В отличие от цезия, частота переходов у иттербия гораздо выше, что и было использовано учеными при создании рекордно точных часов. Сравнение двух созданных экземпляров позволило установить, что их погрешность составляет 1,6 к 1018, — за один миллиард лет хода ошибка составит одну секунду.
По словам ученых, такая высокая точность позволяет провести ранее невозможные эксперименты в области общей теории относительности. Такие часы, например, могут быть использованы при измерении разного хода времени в точках, отстоящих друг от друга всего на один сантиметр по высоте (за счет влияния гравитации время в нижней точке должно идти медленнее).
Атомные часы используются не только в науке, но и в технике. Очень точный отсчет времени необходим, например, для определения координат в системах глобального позиционирования — в навигационных спутниках всегда устанавливают атомные часы.