Наскоро физиците разкриха пред обществеността най-точния часовник в света, чийто уникален дизайн се основава на специалната организация на атомите на стронций в триизмерното пространство. Оказа се, че това устройство е полезно не само за измерване на времето, но и за търсене на мистериозна тъмна материя в дълбините на космоса.
Учени от лабораторията на Боулдър JILA в Университета в Колорадо са разработили невероятно точен квантов атомен часовник, базиран на уникална триизмерна структура. Проектът буквално постави нов показател за фактор на качеството - показател, който характеризира точността на измерването. Часовникът образува атоми на стронций в куб, което е 1000 пъти по-плътно от предишния едноизмерен часовник. За първи път дизайнът позволява на учените успешно да използват така наречения „квантов газ“за тази цел.
Най-точният часовник в света
Атомен часовник (известен още като квантов или молекулен часовник) е устройство за измерване на времето, в което като периодичен процес се използва не силиконов механизъм, а вибрации, които се появяват на атомно и молекулно ниво. Например, според международната система SI 1 секунда е равна на 9 192 631 770 периоди на електромагнитно излъчване, произтичащи от прехода между две хиперфини нива на основното състояние на атома на цезий-133.
Преди това всеки атом в атомен часовник се считаше за отделна частица и следователно взаимодействието между атомите може да причини неточности в направените измервания. Използваната в новия проект „квантова система с много тела“организира атомите по определен модел, който им позволява да блокират взаимодействието си, независимо от това колко атоми в крайна сметка учените са въвели в апарата. Състояние на материята, известно като изроден Ферми газ (газ, съставен от частици на Ферми), позволява да се квантуват всички атоми в системата.
„Най-важният аспект на потенциала на квантовия газов часовник е способността му да увеличава броя на атомите, което води до огромно увеличение на стабилността“, обяснява физикът Джун Йех от Националния институт за стандарти и технологии (NIST), който е работил по проекта. Според него човечеството навлиза в „наистина вълнуваща ера, когато можем да подложим материята на квантовото инженерство, за да измерим конкретни количества“. При лабораторни тестове грешката беше 3,5 х 10 квинтилиона - това е първият атомен часовник, постигнал такава впечатляваща точност.
Томас О'Брайън, шеф на квантовата физика на NIST и ръководител на проекта, заявява, че "часовникът на стронций, използващ квантов газ, е ярък пример за технологии на" нова квантова революция ", понякога наричани" квантен 2.0 ". Той също е уверен, че такъв подход и разработването на подобни технологии в бъдеще ще позволят използването на квантови корелации за широк спектър от измервания и дори за технологии, които не са свързани с времето.
Промоционално видео:
Време и пространство
Атомният часовник например е чудесен за изследване на разбирането на тъмната материя. Изследователите вече предполагат, че изследването на дребни грешки при работата на атомните часовници няма да проследи нищо повече от "джобовете" на тъмната материя в космоса. Предишни проучвания показват, че една атомна часовник система и дори един такъв много чувствителен апарат могат да регистрират промени във вибрационната честота на атомите и лазерно излъчване, ако преминават през зона на тъмна материя. Имайки предвид, че новият проект е много по-стабилен и точен от своите предшественици, може би ще ни помогне да разгадаем една от най-интересните мистерии на Вселената.
Василий Макаров
