Атомний годинник NIST-F4, нещодавно представлений Національним інститутом стандартів і технологій у Боулдері, штат Колорадо, США є одним з найточніших хронометричних пристроїв, коли-небудь створених на Землі. Цей годинник настільки точний, що якби він почав цокати за часів динозаврів, він і сьогодні показував би час з точністю до однієї секунди.
Щоб дізнатись останні новини, слідкуйте за нашим каналом Google News онлайн або через застосунок.
Цього місяця вчені NIST офіційно подали його до Міжнародного бюро мір та ваг (BIPM) для сертифікації як «первинного стандарту частоти» – титул, зарезервований для найелітніших атомних годинників на планеті. Лише близько десяти країн світу мають такі годинники – тепер США повернулися до цього елітного ешелону.
На відміну від звичайних годинників, атомні годинники, такі як NIST-F4, показують час за допомогою природних коливань атомів – у цьому випадку атомів цезію. Усередині годинника тисячі цих атомів охолоджуються майже до абсолютного нуля за допомогою лазерів, а потім підкидаються вгору у фонтаноподібному русі. Піднімаючись і опускаючись, вони проходять через мікрохвильове випромінювання, налаштоване на частоту, яка змушує атоми змінювати свій енергетичний стан – перехід, який визначає «цокання» годинника.
Це цокання відбувається рівно 9 192 631 770 разів на секунду, і саме підрахунок цих цокань визначає офіційну секунду. «Фонтанний годинник має бути дуже нудним, – каже Грег Хот, фізик з команди NIST. У цьому випадку нудний означає надійний, а це саме те, від чого залежать глобальні системи.
Час – це не лише годинник і будильник, він керує всім: від GPS до біржових торгів і центрів обробки даних. «Сигнали часу використовуються буквально мільярди разів щодня для всього – від переведення годинників і будильників до забезпечення точного позначення часу сотень мільярдів доларів електронних фінансових транзакцій», – сказала Ліз Донлі, яка очолює Відділ часу і частоти NIST.
NIST-F4 допомагає керувати офіційною шкалою часу США, відомою як UTC (NIST), і робить свій внесок у глобальний стандарт часу – Всесвітній координований час (UTC). Його надточні дані допомагають забезпечити синхронізацію систем по всьому світу з точністю до мікросекунди.
NIST-F4 не з’явився за одну ніч. Він розвинувся з NIST-F1, першого фонтанного годинника агентства, побудованого наприкінці 1990 років. Після того, як у 2016 році переїзд порушив роботу F1, вчені NIST вирішили відновити серце годинника – мікрохвильову камеру – з нуля. Вони витратили роки на вдосконалення кожної деталі, від магнітних котушок до оптичних систем, досягаючи допусків у п’яту частину ширини людської волосини. «Оцінка фонтанного годинника… це повільний процес, тому що ми повинні бути дуже консервативними», – кажуть фізики.
NIST вже подав дані NIST-F4 до BIPM для офіційної сертифікації. Тим часом він працює паралельно з NIST-F3, щоб гарантувати, що принаймні один фонтанний годинник працює постійно. І поки оптичні годинники не змінять визначення секунди, фонтани на основі цезію, такі як цей, продовжуватимуть бездоганно відраховувати світовий час.
Читайте також:
- SpaceX запустила на МКС атомні годинники для перевірки теорії Ейнштейна
- Вчені стверджують, що відкрили новий колір, якого раніше ніхто не бачив