Китай создал самые точные в мире оптические часы: погрешность 1 секунда за 72 миллиардов лет

Китайские ученые совершили прорыв в области метрологии, создав самые точные в мире оптические часы. Команда исследователей из Института инноваций точных измерений и технологий Китайской академии наук (Chinese Academy of Sciences) представила второе поколение оптических часов на ионах кальция с жидкоазотным охлаждением, демонстрирующее беспрецедентную точность. Общая погрешность системы составляет всего 4,4E-19 (4,4 на 10 в минус 19 степени), что означает, что часы будут отставать или спешить не более чем на одну секунду за 72 миллиарда лет.

Результаты исследования опубликованы в престижном международном журнале Physical Review Letters. Оптические часы – это тип атомных часов, работающих в оптическом диапазоне частот, значительно более высоком, чем у традиционных микроволновых атомных часов, используемых в современных системах GPS и других навигационных технологиях. Более высокая частота позволяет достичь большей точности, поскольку меньшие изменения в частоте оказывают большее влияние на отсчет времени.

Разработка оптических часов является сложной задачей, требующей точного контроля над множеством факторов, включая температуру, электромагнитные поля и вибрацию. Новые китайские часы используют ионы кальция, охлажденные жидким азотом, для достижения высокой стабильности и точности. Удержание ионов – это метод, при котором ионы удерживаются в ловушке с помощью электромагнитных полей.

Охлаждение жидким азотом позволяет снизить тепловой шум, который может влиять на точность измерений. Достигнутая погрешность в 4,4E-19 является самым высоким показателем, когда-либо зарегистрированным для оптических часов, что делает их самыми точными в мире. Стоит отметить, что точность атомных часов является критически важной для множества современных технологий.

Системы глобальной навигации, такие как GPS и ГЛОНАСС, используют атомные часы на спутниках для определения местоположения с высокой точностью. Более точные часы позволяют повысить точность навигации. Кроме того, атомные часы используются в научных исследованиях, таких как проверка фундаментальных физических теорий и изучение гравитационных волн.

Разработка сверхточных оптических часов имеет далеко идущие последствия. Во-первых, это открывает новые возможности для фундаментальных научных исследований, позволяя ученым проводить более точные измерения и проверять фундаментальные законы физики с беспрецедентной точностью. Во-вторых, это может привести к разработке новых технологий в области навигации, связи и сенсорики.

Например, более точные часы могут позволить создать более надежные и точные системы GPS, а также разработать новые типы сенсоров для обнаружения слабых гравитационных полей. Китай вкладывает значительные средства в развитие передовых технологий, включая искусственный интеллект, квантовые вычисления и передовую метрологию. Разработка самых точных в мире оптических часов является свидетельством этих усилий и укрепляет позиции Китая как одного из лидеров в области науки и технологий.

В будущем следует ожидать дальнейших прорывов в этой области, которые приведут к новым технологическим достижениям и научным открытиям. Новые оптические часы, созданные китайскими учеными, – это впечатляющий технологический прорыв, который открывает новые горизонты для науки и техники. Беспрецедентная точность этих часов позволит проводить более точные измерения, разрабатывать новые технологии и проверять фундаментальные законы физики с большей уверенностью.