Новости из мира техники не перестают удивлять: ученые из немецкого города Брауншвейга создали самые точные атомные часы в мире. Они в сто раз точнее уже существующих аналогов. О чудо-часах и их предшественниках – в материале m24.ru.
Новинка
Ранее Брауншвейг в уме практически любого россиянина ассоциировался лишь с популярным сортом колбасы, который выпускается практически всеми мясокомбинатами страны. Теперь эта тенденция может отойти в прошлое: физики из этого города сотворили часы, которые работают на основе иона иттербия.
Механизм часов изменяет вибрацию ионов иттербия несколько триллионов раз в секунду, что позволяет добиться недостижимой ранее точности.
Иттербий – это редкоземельный металл. По внешнему виду он вязкий, ковкий и серебристый. Кроме того, иттербий обладает уникальным свойством, которое делает его незаменимым для физиков-атомщиков: его ионы (заряженные частицы) могут находиться в двух стабильных энергетических состояниях одновременно.
This browser does not support the video element.
В первом из состояний ион колеблется с точным резонансом. В таком состоянии ион может находиться около шести лет, при этом на него не нужно никак воздействовать. Во втором состоянии разброс резонансной частоты намного больше, а ионы можно использовать как высокочувствительные датчики.
В предыдущих часах использовались атомы цезия, которые обладали значительно меньшей частотой колебаний по сравнению с иттербием. Поэтому точность таких механизмов была намного ниже.
Вообще говоря, атомные часы в нашей повседневной жизни практически не используются. Они применяются в навигации, для определения положения космических кораблей, спутников, самолетов и подводных лодок. Еще одно применение таких часов – военное дело. Тайминг водородных бомб отсчитывается при помощи именно таких часов.
Привычное
В настоящее время наибольшее распространение имеют кварцевые и механические часы. В первых в качестве системы колебаний применяется кристалл кварца, а во вторых – гиревой механизм.
Первые часы недолговечны, но считаются более точными, в свою очередь, механические – практически вечны. Их долговечность определяется возможностью проводить ремонт в любой момент, когда гиревой механизм выйдет из строя или собьется.
Фото: m24.ru/Михаил Сипко
Наши современные часы показались бы удивительно точными нашим предкам, которые измеряли время при помощи песочных, солнечных или водяных часов. Строго говоря, время они измеряли достаточно приблизительно, кроме того, существовал немаленький риск того, что в дождливую погоду солнечные часы будут вообще бесполезными.
Механические часы появились в Средние века и быстро стали не только способом измерения времени, но и предметом стиля. Неспроста профессия часовщика считалась крайне престижной!
Зачем нужны исключительно точные часы
Вопрос нельзя назвать праздным, поскольку в повседневной жизни для подавляющего большинства из нас доли секунды не имеют никакого значения.
Однако едва ли такие соображения могут применяться при космических технологиях. Предыдущие атомные часы, действовавшие на основе ионов цезия, давали ошибку – недобор секунды за несколько миллионов лет.
Если посмотреть на это с точки зрения нашего земного времени, то ошибка покажется совершенно несущественной. Человеческая жизнь очень коротка, и за ее время часы не дадут сбоя. А если и обнаружатся какие-то незначительные отклонения, то речь идет о миллиардных долях секунды.
А вот если посмотреть на время через призму существования Вселенной, которой примерно 15 миллиардов лет, то ошибка будет уже достаточно большой. Иными словами, существовавшие часы нельзя назвать абсолютно точными. Но погрешность была исправлена благодаря иттербию. Сейчас мы можем констатировать, что новые часы за все время существования Вселенной не ошиблись бы ни на секунду.