16 января 2025 года исследователи объявили о значительном достижении в области оптических атомных часов, разработка которых может привести к переопределению основной единицы времени — секунды. Этот новый подход превосходит долгое время действующее определение на основе цезия, установленное в 1967 году, и имеет потенциал для более точного измерения времени.
За последние несколько лет ученые продемонстрировали возможность создания часов, которые в 1000 раз точнее своих атомных аналогов. Однако серьезной проблемой в процессе переопределения стало сравнение различных часов с достаточной точностью. Традиционные измерения частотных отношений между часами могут занимать несколько дней, что усложняет усилия по переопределению.
Новая разработка мультиионных часов решает эту проблему благодаря своей масштабируемости; измерение с десятью ионами позволяет проводить сравнения в десять раз быстрее. Эта инновация является важным шагом к достижению необходимого критерия для переопределения секунды, так как команда успешно измерила частотное отношение менее пяти частей на миллиард миллиардов.
Профессор Таня Мельштюлер подчеркнула важность этого достижения, заявив: "Мы действительно установили настоящий мировой рекорд, потому что до сих пор никто не сравнивал два типа оптических часов на этом уровне!" Это достижение не только веха, но и отправная точка, так как теоретические модели предполагают, что мультиионные часы могут еще больше уменьшить неопределенность измерений.
Последствия этого исследования выходят за рамки переопределения времени. Эти современные часы чувствительны к крошечным гравитационным эффектам, что позволяет им отслеживать тонкие изменения в движении Земли и высоте в результате экологических изменений, таких как таяние ледников.
Доктор Йонас Келлер, один из ведущих авторов исследования, отметил продолжающийся потенциал этих систем, заявив: "Система все еще имеет огромный потенциал. Она может снизиться до 1x10 в систематической неопределенности, как мы показали в принципе." Статья, описывающая эти результаты, была опубликована в журнале Physical Review Letters.