Ещё
Число погибших растет: О трагедии в Турции
Число погибших растет: О трагедии в Турции
Катастрофы
"Бестселлер. Они на всем делают деньги": Зеленский о США
"Бестселлер. Они на всем делают деньги": Зеленский о США
В мире
Передать "ключики": Зеленский отдаст страну в чужие руки
Передать "ключики": Зеленский отдаст страну в чужие руки
В мире
Российские коммунисты наградили Мадуро орденом
Российские коммунисты наградили Мадуро орденом
Политика

Двойные атомные часы из США помогут найти темную материю 

Двойные атомные часы из США помогут найти темную материю
Фото: N. Phillips/NIST
Двойные атомные часы, созданные в США, ускорили работу подобных устройств измерения времени в 10 раз, что позволит использовать их для поиска следов таинственной темной материи, пролетающих через Землю, говорится в статье, опубликованной в журнале Nature Photonics.
"Мы убрали главный источник шума в работе наших часов, что сделало их сигнал более четким. Это означает, что сейчас мы можем достигнуть максимальной точности работы часов — около 1,5 ошибок на квинтильон «тиканий» — всего за несколько тысяч секунд. Точность работы этих часов ненамного быстрее нашего предыдущего рекорда, однако они выходят на этот уровень в 10 раз быстрее", — заявил Эндрю Ладлоу (Andrew Ludlow) из Национального института стандартов и технологий США (NIST) в Боулдере.
Как работают подобные часы? В них ионы находятся в специальной электромагнитной «ловушке», охлажденные до температур, близких к абсолютному нулю. Ученые «стреляют» по этим ионам из лазера, заставляя их колебаться между возбужденным и «нормальным» энергетическими состояниями. Подобные конструкции позволяют достичь невероятной точности измерения времени — современные атомные часы начинают запаздывать или спешить на секунду лишь через миллиарды лет.
Три года назад группа физиков под руководством Ладлоу смогла улучшить этот показатель в десять раз, создав атомные часы на основе атомов иттербия. Как правило, в качестве основы для атомных часов используются атомы щелочных металлов, таких как цезий, однако Ладлоу и его коллегам удалось заменить их иттербием, создав особую оптическую «клетку» из лучей лазера.
Каждая такая «клетка»-ловушка содержит в себе десятки тысяч атомов, резонирующих под действием лазерных импульсов с частотой 518 триллионов раз в секунду. Характер этих колебаний не зависит от условий окружающей среды, что позволяет использовать их для отсчета времени. По словам ученых, применение иттербия улучшило точность прибора в 10 раз по сравнению с самыми точными цезиевыми атомными часами, и значительно снизило время их «запуска».
Сейчас Ладлоу и его команде удалось улучшить работу подобных часов, ликвидировав их главный недостаток — небольшие колебания в частоте лазерных импульсов, так называемый «шум Дика», которые периодически возникают при работе даже самых точно настроенных лазеров.
Экспериментируя с атомными часами 2013 года, Ладлоу обнаружил, что данный вид помех можно почти полностью подавить, если соединить друг с другом два подобных прибора, атомы в которых колеблются на разных частотах.
Попеременно «обстреливая» их при помощи одного и того же лазера и сравнивая между собой время реакции атомов на импульсы света, ученые из NIST научились быстро «отлавливать» ошибки в работе часов, что позволило им в десятки раз ускорить вывод атомных часов на уровень максимально возможной точности их работы.
Расправившись с этими помехами, теперь ученые столкнулись с новой проблемой — повышению точности часов теперь мешают сами атомы, чьи квантовые свойства не дают точно замерять их положение и расстояние, которое проходят излучаемые ими фотоны.
Тем не менее, достигнутой точности измерения — 1,5 частей на квинтильон «тиков» — и скорости работы часов должно хватить для решения одной из самых амбициозных задач современной физики — поисков и раскрытия сущности темной материи, на чью долю приходится 75% массы Вселенной.
Как часы могут помочь в поисках темной материи? Еще в 2014 году российские физики Андрей Деревянко и  показали, что пролет крупных «комков» темной материи через Землю должен замедлять течение времени в тех частях планеты, через которые они пролетели. Атомные часы, обладающие достаточно высокой точностью и скоростью работы, смогут обнаружить эту аномалию и таким образом подтвердить, что темная материя существует. Кроме того, сверхточные часы помогут физикам уточнить значения многих фундаментальных констант и переопределить килограмм и метр.
Видео дня. Актриса Бочкарева устроила шоу в суде
Комментарии
Читайте также
Новости партнеров
Новости партнеров
Больше видео