В США созданы атомные часы на основе иттербия, которые по точности в 10 раз превосходят самые совершенные устройства этого типа. Часы помогут улучшить работу спутников связи.
Описание разработки специалистов из Национального института стандартов США опубликовано в свежем выпуске журнала Science.
Ключевым компонентом часов является ячейка из нескольких десятков тысяч атомов редкоземельного элемента иттербия. Эти атомы охлаждены до температуры в 10 микрокельвинов, что лишь незначительно превосходит температуру абсолютного нуля. Ячейка погружена в вакуум, что исключает какие-либо внешние воздействия на систему.
Часы запускаются при помощи лазерного импульса, который заставляет атомы поочередно резонировать с частотой 518 триллионов раз в секунду. Такие переходы из одного квантового состояния в другую выполняют в этих часах роль маятника. Обычно в атомных часах используют атомы щелочного металла цезия, однако у них скорость квантовых переходов заметно ниже, чем у иттербия, что отрицательно сказывается на их точности.
Согласно расчетам, за один миллиард лет отставание иттербиевых часов составит всего одну секунду. Следовательно, даже если бы они работали с момента Большого взрыва, сейчас по ним всё равно можно было сверять время. Большое число атомов в ячейке обеспечивает стабильность «хода» часов, что исключает возможность их поломки.
Исследователи надеются, что с помощью часов на основе иттербия можно будет проверить общую теорию относительности - например, идет ли время по-разному в разных точках пространства. Кроме того, по иттербиевым часам можно будет настраивать работу спутников связи - им точное время необходимо для определения координат.
