• USD 75.75
  • EUR 89.67
  • BRENT 43.04

Физики России и Европы работают над созданием сверхточных атомных часов

© EPA/Tytus Zmijewski

Европейские и российские ученые создали и проверили методику, благодаря которой можно отслеживать положение электронов в окрестностях сильно заряженных ионов. Это открытие позволит создать сверхточные атомные часы. Об этом пишет научный журнал Nature.

«Подобные часы, сделанные на основе сильно заряженных ионов, будут особенно интересны для науки. В частности, их точность впервые позволит физикам провести эксперименты по поискам самых легких форм темной материи, следов новой физики в вариациях значений фундаментальных констант, а также еще раз проверить теорию относительности», — пояснила физик из Дэлаверского университета (США) Марианна Сафронова.

Атомные часы — это сверхточная система измерения времени. Маятником в ней служат ионы иттербия или некоторых других химических элементов с особыми физическими свойствами. Они находятся внутри специальных электромагнитных ловушек и охлаждаются до температур, близких к абсолютному нулю.

Алгоритм, который управляет работой атомных часов, периодически облучает эти ионы особым лазерным лучом, заставляя их внешние электроны колебаться между разными энергетическими уровнями. Атомы одного типа «переключаются» между этими состояниями за одно и то же время и с одной и той же частотой, что позволяет очень точно отслеживать ход времени.

Создание подобных часов почти десять лет назад позволило физикам увеличить точность замера времени на несколько порядков. Тем не менее, подобный прибор все же остается уязвим перед различными внешними помехами. С большинством этих проблем, как давно знают ученые, можно справиться с помощью так называемых сильно заряженных ионов — атомов, которые лишены не одного-двух, а нескольких десятков электронов.

Проблема, как пишут ученые из Петербургского института ядерной физики в Гатчине, а также их зарубежные коллеги, заключается в том, что у физиков не было точных представлений о том, как устроены энергетические уровни и как ведут себя электроны, вращающиеся вокруг подобных ионов. Аналогичным образом их свойства нельзя просчитать теоретическими методами с точностью, которая была бы достаточна для работы атомных часов.

Специалисты решили эту проблему, обратив внимание на закономерность, вдохновением для которой послужила теория относительности Эйнштейна. В соответствии с ее выкладками масса иона должна несколько измениться, если один из его электронов перейдет из состояния покоя на более высокие энергетические уровни. Это позволяет изучать структуру этих уровней и то, насколько разные переходы пригодны для создания атомных часов, не разрушая при этом сам ион.

Руководствуясь этой идеей, авторы статьи провели первые замеры такого рода для сильно заряженных ионов рения, одного из самых редких элементов на Земле. Для этого ученые лишили атомы рения сразу 29 электронов и поместили их в специальную «матрешку» из пяти вложенных друг в друга ловушек, чьи электромагнитные поля заставляли ионы двигаться по круговой волнистой линии. Любые изменения в их массе меняли характер движения ионов внутри ловушки, что позволяло ученым очень точно измерять эти сдвиги.

Подобный прием позволил физикам детально изучить структуру энергетических уровней в ионах рения и сделать большой шаг в сторону создания сверхточных атомных часов на основе подобных частиц. Сам рений нельзя использовать для создания таких приборов, однако эту методику, как заключают ученые, можно применять и для изучения свойств ионов других элементов, подходящих на эту роль.

Постоянный адрес новости: eadaily.com/ru/news/2020/05/11/fiziki-rossii-i-evropy-rabotayut-nad-sozdaniem-sverhtochnyh-atomnyh-chasov
Опубликовано 11 мая 2020 в 02:22
ТАСС
Добавьте EAD в свои источники:Яндекс-Новости Google News
Все новости

19.09.2020

Загрузить ещё
Facebook
ТОП-10
  • Сутки
  • Неделя
  • Месяц
  1. Польский актёр по-русски обматерил Дудя в Варшаве 45752
  2. МО России просит разрешить предупредительные бомбометания: НАТО «достало» 26081
  3. США поднимут на днях в небо у российских границ крупную авиагруппировку 16568
  4. Незыгарь: Белорусских революционеров готовил на Украине молдавский олигарх 10277
  5. Познер «прозрел» — Запад начал вводить санкции после речи Путина в Мюнхене 9659
  6. СМИ: Россия ударила «Искандерами» террористов в сирийском Идлибе 8699
  7. Украина намерена закончить войну на Донбассе: события ночи 19 сентября 8015
  8. «Апачи» налетели: американцы мстят российским военным за «травмы» в Сирии 7703
  9. На украинские аэродромы начали прибывать подразделения ВВС США 7081
  10. Приговор Ефремову может быть изменен на условный срок 5768
  1. Будет и признание Крыма, и единая валюта — белорусский эксперт 236096
  2. Брюссель отказался прикрывать Меркель, если та не выполнит обещания Москве 133218
  3. Американский «Апач» напоролся на российскую «Красуху»: версия ЧП в Сирии 106253
  4. МО России просит разрешить предупредительные бомбометания: НАТО «достало» 89000
  5. Лавров: Мы убедились в ненадежности наших западных партнеров 80494
  6. США определились со статусом Лукашенко 79884
  7. Зеленский приехал в Вену за миллионом евро — австрийские СМИ 74956
  8. Путина предупредили о последствиях встречи с Лукашенко 68869
  9. Незыгарь: Белорусских революционеров готовил на Украине молдавский олигарх 68831
  10. Польский актёр по-русски обматерил Дудя в Варшаве 64494
  1. «Переплюнула Навального»: Кортеж Тихановской в Варшаве высмеяли в соцсетях 422780
  2. «Несусветная чушь» от Тихановской: как провалилось «программное интервью» 259846
  3. «Вам нравится привозить в страну фашистов?»: немецкие соцсети о Навальном 245653
  4. Будет и признание Крыма, и единая валюта — белорусский эксперт 236096
  5. США определились со статусом Лукашенко 233135
  6. Незыгарь: Белорусских революционеров готовил на Украине молдавский олигарх 227048
  7. Берлин готовит Москве «ответ Запада»: «Остановите Северный поток — 2» 156680
  8. Брюссель отказался прикрывать Меркель, если та не выполнит обещания Москве 133218
  9. Вучич не мог сесть перед Трампом как равный, «это был сигнал Москве» 114865
  10. Семьи с детьми от 3 до 7 лет получат дополнительные пособия 112446