Менший у 20 разів. У Британії створили надточний атомний годинник, який можна переносити в руках
Дослідники з Національної фізичної лабораторії Великої Британії (NPL) розробили компактний атомний «фонтанний» годинник, який зберігає таку саму точність, як і повнорозмірні установки. Його розміри становлять лише близько 5% від стандартного атомного годинника, а вакуумна система стала у 20 разів меншою, тож пристрій достатньо легкий, щоб переносити його однією рукою.
Про це пише видання Interesting Engineering.
Попри зменшення, атоми в цьому годиннику проводять у мікрохвильовій камері стільки ж часу, як і в великих моделях. Це дозволяє зберігати надвисоку точність — до однієї частки на 10¹⁵. Керівник дослідження Сем Волбі пояснив, що завдяки радикальному спрощенню та зменшенню конструкції надточні технології вимірювання часу стають доступними не лише для національних лабораторій і можуть використовуватися для стійкої інфраструктури та навігаційних систем нового покоління.
Атомні годинники вимірюють час за частотою електромагнітного випромінювання, яке поглинають і випромінюють атоми. Сьогодні секунда визначається через певний мікрохвильовий перехід в атомах цезію. У класичних моделях атоми проходять через мікрохвильову камеру, а система підлаштовує частоту так, щоб вона збігалася з атомним переходом. У «фонтанних» годинниках атоми охолоджують лазерами та запускають угору, щоб вони двічі проходили через камеру — під час підйому і падіння, що підвищує точність.
Команда NPL створила рубідієвий фонтанний годинник висотою лише 80 сантиметрів, зберігши 30-сантиметрову траєкторію руху атомів. Це зменшило об'єм установки до 5% від звичайного цезієвого фонтанного годинника та зробило її більш компактною і транспортабельною.
Мініатюризації вдалося досягти завдяки відмові від двох традиційних елементів. Вимірювання квантових станів атомів тепер відбувається безпосередньо в камері охолодження, а підготовка атомів до потрібного стану здійснюється за допомогою спеціального адаптера, який подає мікрохвильовий сигнал потрібної частоти в ту саму камеру. Також спростили оптичну систему, зменшили магнітний захист і використали більше комерційних компонентів, що полегшило експлуатацію та обслуговування.
За даними NPL, цей годинник може працювати як надстабільний резервний прилад, зберігаючи похибку часу менше двох наносекунд на місяць. Його планують використовувати як вторинний еталон частоти для відтворення секунди в системі SI. Висока стабільність і точність важливі для систем позиціювання, навігації та синхронізації часу, особливо на тлі зростання ризиків збоїв супутникових систем і кібератак.
Источник: techno.nv.ua