Ученые сверили атомные часы по звездам

Фото: INRIM Istituto Nazionale di Ricerca Metrologic

Ученые создали систему более точной сверки атомных часов по радиосигналам, исходящим от далеких звезд. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Physics.

Атомные часы представляют из себя прибор, где за эталон принимаются колебания на уровне атомов или молекул. Согласно международной системе единиц СИ, одна секунда составляет 9 192 631 770 периодов электромагнитного излучения, возникающего при переходе между двумя уровнями основного состояния атома цезия-133.

Такая точность позволяет определять положение космических кораблей, спутников, баллистических ракет, самолетов, подводных лодок и беспилотных автомобилей. Также атомные часы используют в системах спутниковой и наземной телекоммуникаций, в базовых станциях мобильной связи.

Международное время UTC ежедневно рассчитывается Международным бюро мер и весов (BIPM) во Франции на основе сверки атомных часов по всей планете через спутниковую связь.

Однако этот метод имеет погрешности, поскольку современные оптические атомные часы обеспечивают большую точность, чем спутниковая связь, которая их связывает.

Поэтому в качестве источников опорных сигналов для сверки атомных часов было предложено использовать волны внегалактических радиоисточников. Специалисты разработали два специальных радиотелескопа в Японии и Италии, которые могут вести наблюдения в широком диапазоне частот, а антенны позволяют их перемещать.

Чтобы достичь требуемой чувствительности, маленькие антенны работали в тандеме с радиотелескопом в Кашиме, Япония. Они соединили оптические часы на разных континентах, на расстоянии 8700 километров друг от друга.

В качестве источников сигнала ученые использовали квазары на расстоянии миллиардов световых лет.

Такой подход позволит улучшить международный хронометраж и открыть новые возможности изучения вариаций гравитационного поля Земли и фундаментальных констант, лежащих в основе физики и общей теории относительности, полагают ученые.

Ранее американские астрономы сделали самый полный каталог трехмерных астрономических изображений звезд, галактик и квазаров PS1-STRM.

Исследователи применили данные системы телескопов панорамного обзора и быстрого реагирования Pan-STARRS. Она находится на вершине вулкана Мауна-Кеа на острове Гавайи.