Ученые заявляют о достижении нового мирового рекорда в точности измерения времени с помощью атомных часов. Новая система основана на элементе лютеции и обеспечивает неопределённость измерения секунды менее десяти в девятнадцатой степени десяти — то есть примерно в четыре раза точнее любого предыдущего образца. По словам исследователей, до столь низких величин погрешности часы не доходили ранее. В публикации, которую приводят авторы, отмечается, что при таком уровне точности часы могли бы «уйти» менее чем на одну секунду за 300 миллиардов лет. Источник сообщения — совместная работа Национального университета Сингапура, опубликованная в Nature, сообщили представители коллектива. (ID источников: 2, 3)

С учётом того, что традиционно акцент в области часовых систем делался на цезий, в последние годы испробовали и другие элементы, например стронций, которые колеблются быстрее и дают больше «тиков» за секунду. Исследователи по лютецийским часам шли на протяжении десяти лет и до сих пор являются единственной командой, доведшей их потенциал до практического внедрения. По словам Макса Барретта, одного из участников, лютецийные часы показывают стабильность даже в условиях разных температур, магнитных полей и движений, которые обычно мешают точности. (ID источников: 6, 8, 10, 11)

Связь между двумя независимыми лютецийными часами проверялась путём их параллельной работы в разных условиях и последующего сопоставления, с учётом пределов теории относительности Эйнштейна: места установки двух единиц находились не на одной географической точке. За восемьсот периодов измерений продолжительностью около 200 часов и суммарным временем в 12 дней различия между ними оказались настолько малыми, что их можно считать нулевыми в общем итоге. Эти результаты подчёркнуто демонстрируют воспроизводимость стандарта. (ID источников: 12, 13)

Физик Кайл Арнольд добавляет, что проверить точность «практически» можно только через сравнение часов: «мужчина, который имеет один часы, знает время, но человек с двумя часами никогда не будет уверен» — эта шутка переоценочно подчёркивает необходимость повторного тестирования. Помимо чисто фундаментального значения для науки такие сверхточные часы важны для больших экспериментов по физике — например для измерения, как гравитация меняется по поверхности Земли. В дальнейшем команда планирует уменьшить размер установки: сейчас она занимает всё лабораторное помещение, но цель — сделать переносной вариант для более широкого тестирования и прикладного применения, например для мониторинга подземной магмы. Лютецийские часы могут работать при комнатной температуре и использует доступные лазеры без необходимости громоздкой системы охлаждения. (ID источников: 14, 16, 17, 18, 19)

На публикацию повлиял и факт проверки: в Nature статья подтверждает, что достигнутые результаты не единичны. В материалах также упоминаются планы по дальнейшей разработке и первичным шагам к транспортируемому модульному устройству. По словам Майкла Ли, это следующий шаг в эволюции лабораторной часы к системе, которую можно использовать в полевых условиях. Подытоживает команда: «следующая ступень — миниатюризация лабораторной часы до переносной системы». (ID источников: 20, 19)