Оптические атомные часы на ионе лутеция достигли рекордной точности

Сингапурские исследователи создали атомные часы на одном ионе лутеция с относительной неопределённостью 1 × 10⁻¹⁹. Если перевести эту величину в более понятный масштаб, часы ошибутся примерно на одну секунду за 260 миллиардов лет.

Это не значит, что устройство предназначено для обычных часов. Такая точность нужна там, где даже крошечное изменение хода времени становится измеримым.

Как это работает

В основе системы — один ион лутеция, удерживаемый в специальной ловушке. Лазер отслеживает определённый переход электрона между энергетическими состояниями атома. Его частота служит чрезвычайно стабильным эталоном времени.

Лутеций удобен для такой задачи благодаря низкой чувствительности этого перехода к внешним воздействиям. Это помогает уменьшить ошибки, связанные, например, с температурой и магнитными полями.

Зачем нужна такая точность

Одна из главных областей применения — сверхточные научные измерения. Согласно теории относительности, время на разной высоте идёт с немного разной скоростью из-за гравитации. Чем точнее часы, тем меньшие такие различия можно обнаружить.

Поэтому оптические атомные часы могут использоваться для:

• сверхточной геодезии;
• исследования гравитационного поля Земли;
• экспериментов в фундаментальной физике;
• будущих поколений навигационных и глобальных систем синхронизации.

Что мешает использовать их повсеместно

Главное ограничение сейчас — не сама точность, а практичность. Оптические атомные часы остаются сложными лабораторными установками. Следующий шаг — уменьшить их размер и сделать систему транспортабельной, не потеряв её характеристики.

Разработка важна и для будущего определения секунды. Международное научное сообщество рассматривает переход от действующего цезиевого стандарта к оптическому определению секунды. Решение ожидается не ранее 2030 года.

Поэтому показатель в 260 миллиардов лет важен не только как впечатляющая цифра. Он показывает, насколько точным уже стал искусственный эталон времени и насколько близко технология подошла к следующему поколению стандартов измерения.