В Национальном институте стандартов и технологий (NIST) создан новый рекордсмен по точности среди атомных часов. Основанные на ионах алюминия часы способны измерять время с точностью до 19 знаков после запятой, что на 41% превосходит предыдущий рекорд.
Такой точности достигли благодаря многолетним улучшениям, затрагивающим лазерные технологии, систему удержания ионов и вакуумную камеру. Особенностью атомных оптических часов является их высокая стабильность и минимальная систематическая ошибка.
Проект использует метод квантовой логической спектроскопии: ион алюминия, обладающий стабильным «тиком», охлаждается и управляется с помощью иона магния, который лучше поддается лазерному воздействию. Такая связка позволяет эффективно считывать состояние часового иона.
Команда столкнулась с задачей минимизировать микродвижения ионов в ловушке, что мешало точности. Для этого разработчики изменили конструкцию ловушки, использовали алмазную подложку и улучшили покрытие электродов. Кроме того, пересобрали вакуумную камеру из титана, чтобы значительно снизить уровень водорода, нарушавшего работу часов.
Для повышения стабильности лазера ученые использовали ультраустойчивый источник из лаборатории Джила, расположенной в 3,6 километрах, связанный оптическим волокном с лабораторией NIST. Это позволило увеличить время измерения с 150 миллисекунд до одной секунды и сократить время для получения точных данных с трех недель до полутора дней.
