Ученый разработал новые атомные часы для измерения «космического времени»
Австралийские ученые участвуют в гонке со временем, чтобы построить самые точные из всех существующих часов. С их помощью ученые надеются измерить одну из главных констант Вселенной.
Экспериментальные часы используют атомы очень редкого на Земле элемента - иттербия. Работу по созданию новой модели часов возглавляет доцент Университета Западной Австралии Джон МакФерран. «Я даже не считаю их часами, для меня это просто само воплощение человеческой точности», - сказал по этому поводу МакФерран.
В отличие от стандартных атомных часов, разрабатываемых с использованием микроволн, часы с иттербием будут работать на значительно более высоких оптических частотах, что позволит разделять время на более мелкие промежутки, чем было возможно до настоящего времени. Такие промежутки станут меньше примерно в 100 000 раз, а значит, точность измерения времени увеличится многократно.
«Для создания такого устройства нужна целая система, каждое звено которой могло бы претендовать на отдельную работу для получения ученой степени или, как минимум, на магистерскую диссертацию. Дело в том, что для создания таких часов необходимо иметь целый набор различных лазеров, оптических устройств, электроники, нержавеющую сталь и, конечно, сверхвысокую вакуумную систему для изоляции атомов», - заявил МакФерран.
Лазерная система призвана охлаждать и замедлять атомы иттербия, а магнитное поле стянет их в решетку, после чего на них будет воздействовать мощный желтый лазер определенной частоты.
Такой процесс заставит перейти электроны в атоме в более высокое энергетическое состояние.
«Наш желтый лазер является наиболее близким к чистой синусоидальной волне, - говорит МакФерран. - Представьте, что вы слушаете максимально чистую ноту. А теперь умножьте чистоту этого эффекта более чем на миллиард! Вот такого качества синусоида и должна быть в нашем проекте».
Создание таких часов будет уникальным событием. Это будут единственные часы с холодными атомами во всем Южном полушарии, созданные на основе международного проекта космических атомных часов.
Это устройство планируют запустить в космос в 2016 году. Цель проекта - определить верность физических законов о постоянных величинах в космосе, в частности, силу взаимодействия электронов с атомными ядрами.
В течение трех лет получаемую информацию будут анализировать, синтезировать и сравнивать, выясняя, является ли сила электромагнитного взаимодействия постоянной константой.
МакФерран утверждает, что за миллиарды лет существования Вселенной эта физическая константа могла измениться. Подобные изменения могли произойти относительно совершенно разных событий в космосе, и задача ученых состоит в том, чтобы уловить хотя бы какие-нибудь изменения такого характера.
Помимо исследования законов физики, атомные часы предназначены и для измерения времени.
На данный момент в основу современного определения секунды положена резонансная частота энергетического перехода между подуровнями основного состояния цезия, то есть этот элемент - важнейший для современного определения самого понятия времени.
Из-за увеличения точности измеряющих время систем постепенно исчезают проблемы с «выпадением» секунд раз в несколько лет.
Следует отметить, что кроме часов на основе иттербия ученые по всему миру разрабатывают и атомные часы с использованием алюминия, ртути и стронция. Это делается для того, чтобы выявить наиболее подходящий международный стандарт для определения секунды.
По материалам
Экспериментальные часы используют атомы очень редкого на Земле элемента - иттербия. Работу по созданию новой модели часов возглавляет доцент Университета Западной Австралии Джон МакФерран. «Я даже не считаю их часами, для меня это просто само воплощение человеческой точности», - сказал по этому поводу МакФерран.
В отличие от стандартных атомных часов, разрабатываемых с использованием микроволн, часы с иттербием будут работать на значительно более высоких оптических частотах, что позволит разделять время на более мелкие промежутки, чем было возможно до настоящего времени. Такие промежутки станут меньше примерно в 100 000 раз, а значит, точность измерения времени увеличится многократно.
«Для создания такого устройства нужна целая система, каждое звено которой могло бы претендовать на отдельную работу для получения ученой степени или, как минимум, на магистерскую диссертацию. Дело в том, что для создания таких часов необходимо иметь целый набор различных лазеров, оптических устройств, электроники, нержавеющую сталь и, конечно, сверхвысокую вакуумную систему для изоляции атомов», - заявил МакФерран.
Лазерная система призвана охлаждать и замедлять атомы иттербия, а магнитное поле стянет их в решетку, после чего на них будет воздействовать мощный желтый лазер определенной частоты.
Такой процесс заставит перейти электроны в атоме в более высокое энергетическое состояние.
«Наш желтый лазер является наиболее близким к чистой синусоидальной волне, - говорит МакФерран. - Представьте, что вы слушаете максимально чистую ноту. А теперь умножьте чистоту этого эффекта более чем на миллиард! Вот такого качества синусоида и должна быть в нашем проекте».
Создание таких часов будет уникальным событием. Это будут единственные часы с холодными атомами во всем Южном полушарии, созданные на основе международного проекта космических атомных часов.
Это устройство планируют запустить в космос в 2016 году. Цель проекта - определить верность физических законов о постоянных величинах в космосе, в частности, силу взаимодействия электронов с атомными ядрами.
В течение трех лет получаемую информацию будут анализировать, синтезировать и сравнивать, выясняя, является ли сила электромагнитного взаимодействия постоянной константой.
МакФерран утверждает, что за миллиарды лет существования Вселенной эта физическая константа могла измениться. Подобные изменения могли произойти относительно совершенно разных событий в космосе, и задача ученых состоит в том, чтобы уловить хотя бы какие-нибудь изменения такого характера.
Помимо исследования законов физики, атомные часы предназначены и для измерения времени.
На данный момент в основу современного определения секунды положена резонансная частота энергетического перехода между подуровнями основного состояния цезия, то есть этот элемент - важнейший для современного определения самого понятия времени.
Из-за увеличения точности измеряющих время систем постепенно исчезают проблемы с «выпадением» секунд раз в несколько лет.
Следует отметить, что кроме часов на основе иттербия ученые по всему миру разрабатывают и атомные часы с использованием алюминия, ртути и стронция. Это делается для того, чтобы выявить наиболее подходящий международный стандарт для определения секунды.
По материалам