АО «НИИ «Полюс» им. М.Ф.Стельмаха»

Физики из России создадут точнейшие атомные часы


Физики из России создадут точнейшие атомные часы

Ученые из Сибири разработали сверхстабильный лазер для атомных часов, который позволит российским физикам создать устройства для измерения времени, не уступающие в точности западным аналогам, говорится в статье, опубликованной в Journal of Physics: Conf. Series.

"Мы стремимся к достижению относительной погрешности уровня 10 в минус 17 степени — 10 минус 18 степени, что соответствует лучшим мировым достижениям в этой области. Создание глобальной сети таких лазеров и часов на их основе позволит составить точную карту гравитационного поля Земли и даже "увидеть" прохождение волн загадочной темной материи через планету", — рассказал Алексей Тайченачев, директор Института лазерной физики СО РАН, чьи слова приводит Российский научный фонд.

Как правило, в атомных часах два иона находятся в электромагнитной "ловушке" на расстоянии нескольких микрометров друг от друга. Ученые "стреляют" по ионам из лазера, и взаимодействие атомов позволяет выделять два состояния — условные ноль и единицу. Колебания между этими состояниями и есть отсчет времени. Подобные конструкции позволяют достичь невероятной точности измерения времени — современные атомные часы начинают отставать или спешить на секунду лишь через миллиарды лет.

Для их работы нужны достаточно точные "обычные" часы, а также сверхстабильный источник лазерного излучения. Они необходимы для того, чтобы испускать лазерные вспышки через четко отмеренные промежутки времени и определять момент, когда ион поглощает лазерный импульс, а затем повторно испускает его. Предел точности самых "продвинутых" атомных часов сегодня задается именно тем, что "чистоту" и качество лазерных импульсов крайне сложно повышать.

Российским ученым удалось улучшить качество лазерных пучков и точность его работы, привязав частоту импульсов лазера к так называемым "запрещенным переходам" – набору особых энергетических уровней в атомах, куда их электроны попадают крайне редко при поглощении или излучении ими энергии. Как обнаружили сибирские физики, атомы магния и ряда редкоземельных металлов можно заставить осуществлять такие переходы, если поместить их в источник слабого магнитного поля.

Так как эти переходы происходят при очень специфических условиях, частота излучения лазера, привязанная к ним, будет очень стабильной и предсказуемой при сверхнизких температурах, близких к абсолютному нулю. На текущий момент методика российских ученых позволяет достичь погрешности измерений в 10 в минус 16 степени, однако в будущем ее можно будет улучшить на два порядка, используя экспериментальные методики измерения спектра лазерных лучей.

https://ria.ru/science/20170316/1490154416.html

Почтовый адрес
РФ, 117342, г. Москва,
ул. Введенского, д. 3, корп. 1
Телефон и факс
Телефон:
+7 495 333-91-44
Факс:
+7 495 333-00-03
Интернет
E-mail:
bereg@niipolyus.ru
Skype:
niipolyus