Где находятся самые точные часы в мире?
Самые точные часы в мире находятся в Соединенных Штатах. Часы были изготовлены Национальным институтом стандартов и технологий совместно с Университетом Колорадо в Боулдере. Часы настолько точны, что за весь век Вселенной не было потеряно ни секунды. Для большинства людей, которые живут по дням, часам или моментам, необходимость разбивать время на более мелкие фрагменты для повышения точности может показаться бессмысленной. Однако важность точности определения времени нельзя недооценивать, особенно в современном мире, где технологии с поддержкой GPS играют центральную роль в нашей повседневной жизни, включая путешествия и военное применение.
История, стоящая за часами
Наше раннее понимание таких единиц времени, как секунда, было основано на технологии, разработанной в 1940-х годах, и последующем научном консенсусе в 1967 году. Секунда ранее была описана как 0,000 011 574 средних солнечных суток. Однако нерегулярное вращение Земли привело к тому, что измерение времени стало неточным. Современные сверхточные часы основаны на работах Исидора Раби, профессора физики Колумбийского университета, который в 1930-х годах освоил метод атомно-лучевого магнитного резонанса. Этот метод исследовал идею воздействия на субатомные частицы специфического излучения частоты, вызывающие "скачок" электронов, которые обычно вращаются вокруг ядра атома. Измерение движений было более точным по сравнению с классическими методами, используемыми для определения времени. Национальное бюро стандартов построило первые атомные часы в 1949 году. Точность атомных часов помогла ученым переопределить секунду как единицу времени в 1967 году. Текущее определение секунды - это время, которое проходит в течение 9 192 631 770 циклов излучения, создаваемых переходом между уровнями атомов цезия 133.
Как работают новые часы
Новые часы оптимизируют предыдущие методы, используя стронций 87, атомы которого тикают со скоростью фемтосекунд (1 миллион миллиардов раз в секунду). Часы содержат тысячи атомов стронция в переохлажденном состоянии, расположенных в трехмерной решетке. Атомы стимулируются к началу вибрации с помощью красного лазера, настроенного на частоту стронция. Затем вибрация считывается с помощью оптической частотной гребенки. Часы настолько точны, что из 10 квинтиллионов “тиков” около 3,5 не будут синхронизированы.
Приложения
В прошлом было отмечено, что атомные часы достаточно точны, чтобы откалибровать влияние гравитации на время, просто перемещая их вверх и вниз на несколько сантиметров, и новые часы помогут лучше изучить это явление. Более точные часы также будут иметь большое значение для улучшения GPS и других технологий, которые зависят от времени. Точные часы также могут быть использованы для лучшего понимания внутренних слоев Земли и, таким образом, для прогнозирования погоды и вулканической активности. Все более точные часы также позволяют ученым проверять утверждения общей теории относительности Эйнштейна в надежде определить связь между квантовой теорией и гравитацией.
