Не секрет, что атомные часы являются самым точным прибором для измерения времени из всех существующих. Если бы их запустили с момента образования Вселенной, то к сегодняшнему моменту отклонение было бы не больше, чем на доли секунды, пишет «Наука в Сибири». Сегодня атомные часы используются на космических станциях, в навигации, в системах ГЛОНАСС и GPS, однако даже это устройство не является идеальным – у атомных часов существует небольшая погрешность.
Выстрел лазера уменьшил погрешность атомных часов
Учёные из Института лазерной физики Сибирского отделения РАН совместно с Национальным институтом стандартов и технологий США (NIST) и французским научно-технологическим институтом FEMTO-ST разработали новый способ уменьшения полевого сдвига в атомных часах.
К примеру, системы ГЛОНАСС и GPS сегодня могут рассчитывать позиционирование с точностью до нескольких метров, а прогресс в использовании атомных часов позволит сократить эту неопределённость до минимума – буквально до сантиметров. Современные атомные часы имеют нестабильность от 10-16 до 10-18. Во многих случаях её провоцирует полевой сдвиг – результат воздействия электромагнитного поля.
Его создаёт главный компонент атомных часов – локальный осциллятор (автогенератор электромагнитных колебаний). Кроме своей основной работы по созданию нужных частот в часах, он формирует электромагнитные импульсы, которые смещают частоту колебаний в атомах. Чтобы уменьшить временную погрешность, атомные часы нужно стабилизировать. В их конструкции часто используют лазер – именно он может генерировать частоты и излучение, влияющее на поведение полевого сдвига.
Суть метода, предложенного командой учёных, заключается в том, чтобы добавить к уже имеющемуся сдвигу так называемый антисдвиг. Они одинаковые по силе, но разные по знаку, и искусственный сдвиг уничтожает реальный. Также в работе использован принцип двух петель обратной связи. Петля обратной связи – это кольцевая система причинно-связанных элементов, которые влияют друг на друга.
На первой петле стабилизируется частота лазера, а на второй изначальный и искусственный сдвиги взаимно компенсируются. Для создания антисдвига учёные используют технические возможности лазера – программируют его таким образом, чтобы он «выстрелил» по атомным часам с дополнительным отрицательным частотным сдвигом. Преимущество нового спектроскопического метода заключается в его простоте, утверждают разработчики.