|  | 12 июня 2016 | Новости науки и техники

Новый тип оптических часов может изменить технологии измерения времени

Время


Время является тем фактором, который определяет многие процессы и явления в окружающем нас мире. Точное измерение этого в значительной части абстрактного понятия выполняется приблизительно пятьюстами атомными часами, расположенными в различных уголках земного шара. Эти часы, позволяющие измерять промежутки времени, длительностью в десятки квадриллионных частей секунды за счет измерений колебаний атомов, являлись и являются сейчас стандартом измерения времени. Но, вполне вероятно, что время атомных часов начало подходить к концу, на свете появляются и другие технологии хронометрирования, включая оптические, обеспечивающие более высокую точность и разрешающую способность.

Все часы работают при помощи измерений временных интервалов путем подсчета количества колебаний известной частоты, получаемой от некоего высокостабильного источника. В обычных часах этим источником является маятник, в микроволновых атомных часах, на базе которых построена глобальная хронометрическая сеть и работает навигационная система GPS, источником частоты являются колебания атомов цезия. Атомы цезия колеблются на частоте, находящейся в микроволновой области электромагнитного спектра. Одной секунде, которая является единицей измерения времени в Международной системе единиц СИ, соответствует 9 191 631 770 периодов микроволнового излучения от атома цезия.

Функционирование оптических часов основано на тех же самых принципах, что и функционирование атомных часов. Но они измеряют время за счет колебаний атомов или ионов, частота колебаний которых в сотни тысяч раз выше, чем частота колебаний атомов цезия, и которая находится в оптическом диапазоне видимого света. Это делает оптические часы намного более точными, нежели атомные часы, однако их практическое использование было затруднено ранее из-за достаточно длинных промежутков между отдельными измерениями.

Принцип построения новых часов


Исследователи из Национального института метрологии (National Metrology Institute), Германия, обошли вышеупомянутую проблему путем объединения оптических часов с квантовым генератором, устройством, подобным лазеру, но которое работает в микроволновом диапазоне спектра. Микроволновое излучение, вырабатываемое квантовым генератором, поступает на устройство, называемое частотной решеткой, так, что параметры излучения синхронизированы и соответствуют скорости "тикания" оптических часов. И когда оптические часы "уходят на перерыв", роль опорного сигнала для измерения времени играет сигнал квантового генератора.

"На время паузы, требующееся оптическим часам, квантовый генератор способен сохранить свою стабильность и обеспечить высокоточный сигнал для непрерывного измерения времени" - рассказывает Кристиан Гребинг (Christian Grebing), ведущий исследователь.

К сожалению, определить точность и погрешность измерения времени новыми часами не предоставляется возможным, ведь для этого требуются другие и еще более точные часы. Поэтому немецкие ученые рассчитали их точность теоретическим способом, она оказалась равна 2.5^10-16 и она является самой высокой на сегодняшний день. Точность новых оптических часов такова, что если бы они "шли" все 14 миллиардов лет, время, которое существует наша Вселенная, то ошибка измерения времени составила бы всего 100 секунд.




Ключевые слова:
Атомные, Оптические, Часы, Точность, Измерение, Время, Колебания, Мазер, Лазер, Излучение

Первоисточник

Другие новости по теме:
  • Созданы "двойные" атомные часы, имеющие самую высокую точность и стабильн ...
  • Созданы новые оптические атомные часы, ошибающиеся на одну секунду более че ...
  • Новые атомные часы, установленные на МКС, станут самыми точными часами в ми ...
  • Созданы самые точные атомные часы в мире, имеющие погрешность одну секунду ...
  • Мобильное точное время: новый тип атомных часов.




  • 13 июня 2016 02:02
    #1 Написал: interim

    Публикаций: 0
    Комментариев: 202
    "Поэтому немецкие ученые рассчитали их точность теоретическим способом, она оказалась равна 2.5^10-16 и она является самой высокой на сегодняшний день."
    --

    )) вы опять промахнулись на два порядка (!!) - точность хода этих часов оценивается в 1.6^10-18 (!) или менее 1 сек за время жизни Вселенной!!!

    каждый раз диву даешься, откуда здесь постоянно берутся какие-то ошибочные данные в статьях?? (
    хотя бы в Вики данные проверяли ('most accurate clocks in the world'):

    "In 2015 JILA evaluated the absolute frequency uncertainty of their latest strontium-87 optical lattice clock at 2.1^10-18",

    или вот тут, к примеру:

    https://www.sciencedaily.com/releases/2016/02/160210134952.htm

    ну, или в собственные статьи заглядывайте

    "Немецкие ученые создали самые точные оптические атомные часы на основе единственного иона иттербия"

    /news/7825-nemeckie-uchenye-sozdali-samye-tochnye-op


    ticheskie-atomnye-chasy-na-osnove-edinstvennogo-iona-itterbiya.html


    --------------------
        
    13 июня 2016 03:26
    #2 Написал: Helltorn

    Публикаций: 0
    Комментариев: 271
    Собственно точность существующих атомных часов, используемых сегодня на несколько порядков превышает точность любых приборов, используемых Человечеством. Остается создавать еще более точные хронометры, только для того чтобы точнее измерить погрешность предыдущих...
        
    13 июня 2016 13:15
    #3 Написал: interim

    Публикаций: 0
    Комментариев: 202
    Цитата: Helltorn
    Остается создавать еще более точные хронометры, только для того чтобы точнее измерить погрешность предыдущих.



    с помощью таких часов можно исследовать пространственно-временной континуум на фундаментальном уровне и определять свою пространственно-временную координату во Вселенной!))
    к примеру, такие часы будут реагировать на изменение своего положения в гравитационном поле Земли всего на 2см. GPS навигация тоже станет беспрецедентно точной.


    --------------------
        
    14 июня 2016 07:13
    #4 Написал: zlat

    Публикаций: 0
    Комментариев: 481
    Цитата: interim
    GPS навигация тоже станет беспрецедентно точной.

    Это, чтобы найти дома, где же лежит запропавший телефон? Правда, тогда еще внутри дома расположение некоторых точек придется оцифровать(углы квартир, мебель), ну или со вторым телефоном, как детектором координат пользоваться. smile
        

    Информация

    Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.